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Lernkarten
Was ist messen?
Messen heißt vergleichen.
Was ist der relative Fehler einer Messung?
Der relative Fehler ist Dimensionslos und qualifiziert die Messung
e= E/XB = (Xm-X)/XB
E= falscher Wert - wahrer Wert
XB kann XM (Messwert) oder XMB (Messbereich) sein
Welche Voraussetzungen sind zum Messen nötig?
Definition der Messgröße
Existenz eines Zahlensystems
Festlegung der Einheit
Was ist tn und woher bekommt man es?
Students-t-Faktor (t: trust) wird oft fälschlicherweise =1 gesetzt, Je nach gewünschtem Vertrauensniveau und Stichprobenumfang muss der t-Faktor aber einer Tabelle entnommen werden
Wozu misst man? Welche Ziele, welcher Zweck wird verfolgt?
um ein Bauteil zu quantifizieren (um einen Messwert zu erhalten)
Maßkontrolle
Regelung eines Gerätes (z.B. Temperaturregler) vornehmen
Leistungsbewertung (Leistungsnachweis, Garantienachweis)
Betriebsüberwachung und -regelung (Robotik, Sicherheit, Umweltschutz)
Forschung und Entwicklung (Nachweis einer techn. Idee)
Bestimmung von Natur und Materialkonstanten
Wozu wurde das SI-System eingeführt, wann?
1948 als internationaler Standard anerkannt,
seit 1970 in Deutschland gesetzlich verbindlich
Welche Störspektren gibt es?
- 1/f Rauschen
- Weißes Rauschen
- Netzinterferenzen
- Mechanische Vibrationen
- Temperaturdrift
- Radarpulsfolgen
- Schaltnetzteile
- Rundsteuerungen der Elektrizitätswerke
- Thyristorschalter
- Radiowellen
- TV
- Mobiltelefone
Welche Normen gibt es?
DIN 1301: Einheiten
DIN 1319: Grundbegriffe der Messtechnik
Was ist eine physikalische Größe?
Zahlenwert x Einheit
Was kann man gegen Rauschen tun?
Trägerfrequenzverfahren verwenden, Leitungen Schirmen, Tiefpassfilter
Welche Aufnehmerinformationen sind TEDS-Datenspeicher hinterlegt?
Daten, die für die Einstellung des Messverstärkers zwingend erforderlich sind:
-physikalische Einheit der Messgröße und deren Bereich
-Einheit des elektrischen Ausgangssingals (z.B. mV/V bei Brückenaufnehmern)
-lineare Kennlinie als Beziehung zw. Messgröße und elektr. Signal
-ggf. erforderliche elektrische Versorgung des Aufnehmers
Zusatzinfos:
-Hersteller, Typ, Seriennr...
-Kalibrierdatum, Rakalibrierfrist
Welche Annahme gilt für den „wahren“ Wert?
„wahrer“ Wert meist nicht bekannt, der Wert liegt mit einer Wahrscheinlichkeit von (1-σ) um den Erwartungswert herum (wenn der systematische Fehler bereits korrigiert wurde)
Wie sieht die Kennlinie des Widerstandsaufnehmers aus?
Sie ist mehr oder weniger gekrümmt
Woraus besteht eine Messeinrichtung? Wie nennt man sie auch?
Messeinritung = Messkette
Messgrößenerfassung - Messgrößenumformung mit Verstärker - Messwertverarbeitung - Messwertausgabe
Warum linearisiert man diese Kennlinien?
Linearer Zusammenhang zwischen der interessierenden nichtelektrischen und der erfassten elektrischen Größe ist zweckmäßig für Anzeige und Weiterverarbeitung
Welche Bezugsgröße gibt es? Erklärung
Die Bezugsgrößen sind entweder Messwert oder Messbereich, je nachdem ob die Messung oder das Messgerät qualifiziert wird
Was ist ein Steradiant
4π sr [Steradiant]=Vollkugel
- Der Teil einer Vollkugel
Wie kann man Widerstandsaufnehmer linearisieren? Was ist der Nachteil?
durch Vor- und/oder Parallelwiderstände
-> Nachteil: Verlust an Empfindlichkeit (Kennlinie flacher als die des Aufnehmerwiderstands)
Welche anderen Temperatureinheiten gibt es noch
°C, °F, K
Nenne und erkläre analoge elektrische Schnittstellen
Spannungssignal -z.b. 0.10 V, selten verwendet, Problem: Versorgungsspannungsschwankungen
Ratiometrisch: war Standard, Ausgabe der physikalischen Größe in % der Versorgungsspannung, genauere Messung
Stromschnittstelle 4-20mA : Störungsempfindlich, Kabelbruch kann identifiziert werden
Nenne und erkläre digitale elektrische Schníttstellen
RS232 = serielle Schnittstelle, in vielen Messgeräten und Sensoren
USB = Universal Serial Bus, serielle Schnittstelle
Ethernet = Standard, der Hardware und Übertragungsprotokolle umfasst
IEEE
Datenprotokoll SENT
LIN Bus
PS 15
CAN
FLEXRAY
MOST
SCSI
Was gibt das ξ in der Gaußschen Glockenkurve an?
Skala auf der x-Achse bei der Gaußschen Normalverteilung
ξ=(X-mü)/sigma
Was ist ein piezoelektrischer Aufnehmer?
besteht aus Quarzkristall (elastisch)
bei Krafteinleitung verschieben sich die Ladungen
es entsteht eine messbare Spannung
Was gilt für jede Messung?
Jede Messung ist fehlerbehaftet, Absolut richtige Messungen sind nur in Sonderfällen möglich (Zählvorgänge oder Nullmessungen)
Was ist die relative Häufigkeit? Wie lautet die Formel?
Hj= Tj/T= nj/n
Welche Effekte am piezoelektrischen Aufnehmer unterscheidet man?
je nach Belastungsrichtung:
Belastung Achse Effekt
Fx-Fx elektrische Longitudinaleffekt, Qx
Fy-Fy mechanische Transversaleffekt, Qy
Fz-Fz optische keine Ladungsverschiebung
Wie muss man die Aufnehmerplättchen aus dem Quarzkristall heraussägen?
So, dass sie auf der elekrischen Achse belastet werden
Erkläre den Dynamikumfang
Angabe des größten zum kleinsten Wert des Messbereichs (oft in dB ausgedrückt)
Digitale Darstellung: Umfang der darstellbaren Zustände
Wie kann man das Signal bei piezoelektrischen Aufnehmern verstärken?
durch Doppel bzw Mehrscheibenanordnung (Kondensatoranordnung)
Nenne ein Signal (am Bsp. Mikrofon)!
Schalldruck
Steckbrief des piezoelektrischen Aufnehmers
Eingangsgröße: Kraft, Druck, Beschleunigung
Ausgangsgröße: Elektrische Ladung
Messbereich: bis zu höchsten Drücken und Kräften
Messweg: extrem gering
Frequenzbereich: extrem hohe obere Grenzfrequenz (MHz)
Vorteile: geringe T-Abhängigkeit
Nachteile: aufwendige Ladungsverstärkung notwendig, Ladung fließt ab; Abfall ca. 0,5%pro Sekunde
Was ist eine Verteilungsfunktion?
Auftragung des Histogramms
Was sagt eine PDF mit Glockenform aus?
PDF (Propability Density Function, Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion)
Die Glockenform bedeutet eine vollkommen zufällige Verteilung
Welches Material ist gut für DMS geeignet und warum?
Halbleitermaterial zb Silizium
weil es ggü Metall einen wesentlich höheren K-Faktor hat
Warum haben Halbleiter einen höheren K-Faktor als Metalle?
wegen dem piezoresistiven Effekt
-> bei Dehnung ändern sich die Bandabstände und Dichte der Ladungsträger
Wie wird ein Funkthermometer klassifiziert? Wie ein Quecksilberthermometer?
Das Funkthermometer ist eine indirekte Messmethode mit Digitalanzeige und diskontinuierlich.
Das Quecksilberthermometer dagegen hat eine Analoganzeige, ist kontinuierlich, aber ist ebenfalls eine indirekte Messmethode
Erkläre Ausschlags-/ Kompensationsmehtode am Beispiel Batteriemessung
Bei der Ausschlagsmethode wird die Messgröße selbst genutzt um eine Anzeige zu erzeugen -> Batterie wird während dem messen belastet, Messergebnis wird verfälscht
Bei der Kompensationsmethode wird eine Spannung gegengeschaltet bis die Differenz 0 ist -> höhere Empfindlichkeit, geringe Rückwirkung
Wie funktioniert ein Elektrodynamischer Aufnehmer?
Eine Relativbewegung zwischen einem Permanentmagneten und einer Spule generiert eine elektrische Spannung
--> Bewegungsgeschwindigkeit ~ elektr. Spannung
Welche zwei Arten von elektrodynamischen Aufnehmern gibt es?
Tauchspulgeber --> bewegte Spule
Tauchmagnetgeber --> bewegter Magnet
Was ist bei wiederholten Messungen zu beachten?
Die Einzelergebnisse streuen um einen Mittelwert herum
