Angewandte Elektrische Meßtechnik: Grundlagen, Sensorik, Meßwertverarbeitung

ISBN-13: 9783528045678 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 288 str.

Albert Haug;Albert Haug

Opis

Die elektrische MeBtechnik durchsetzt heute die gesamte Technik. Es gibt kaum noch FaBe, in denen Messungen nicht mit elektrischen bzw. elektronischen Mitteln abgewickelt werden. Das bedeutet, daB jeder Techniker und Ingenieur mit der elektrischen MeB technik in Beriihrung kommt - und sie eigentlich beherrschen muBte. Eine Ausbildung in elektrischer MeBtechnik ist in den Studiengangen der Elektrotechnik und auch der Feinwerktechnik ublich; andere Bereiche wie z. B. Maschinenbau oder Verfahrenstechnik haben die elektrische MeBtechnik jedoch nicht immer in ihrem Pflichtprogramm. Bucher zum Fach "Elektrische MeBtechnik" gibt es eine ganze Reihe fUr die verschieden sten Stufen technischer Ausbildung bis zum Hochschulbereich. Oft sind es sehr breit angelegte Titel oder solche mit einer gewissen Spezia1isierung. Deswegen haben wir versucht, ein Buch zu schaffen, das mbglichst aile anspricht, Ingenieure in der Praxis sowie Studenten der verschiedensten Fachbereiche in Elektrotechnik und Maschinen wesen. Es solI ein Buch fUr Praktiker, es soli anwendbar und doch soli de fundiert sein. Es werden die grundsatzlichen Zusammenhange angesprochen, urn das Verstandnis zu setzen und das gezielte Einarbeiten in bestimmte Teilbereiche zu unterstUtzen. So wird das Buch auch zum Nachschlagewerk fUr den Praktiker, der oftmals die Grundlage in gestraffter Form nochmals durchgehen mbchte. Dies fiihrt ebenso wie der groBe Umfang des Gebiets zu einer recht knapp gefaBten Darstellung. Ein Buch, das aile, auch die spezielleren Fragen in Form von Patentlbsungen beantworten kbnnte, wird es nicht geben und kbnnen wir nicht vorlegen. Wir: das sind Vater und Sohn, beide in verschiedenen Bereichen der MeBtechnik tatig.

Spis treści

Grundlagen: Definitionen, Geräte, Verfahren.- 1 Strukturen der elektrischen Meßtechnik.- 1.1 Die Meßkette.- 1.2 Meßglied- und Meßketten-Koeffizient.- 1.3 Geeignete elektrische Größen.- 1.4 Parallel- und Kreisstruktur.- 1.5 Messen — Steuern — Regeln — Rechnen.- 2 Fehler.- 2.1 Fehler-Definitionen.- 2.1.1 Systematische Fehler.- 2.1.2 Zufällige Fehler.- 2.2 Fehlerangabe in der Praxis.- 2.3 Fehler bei linearen Übertragungsgliedern.- 2.4 Fehlerfortpflanzung.- 2.4.1 Allgemeine Angaben.- 2.4.2 Einige Anwender-Regeln.- 3 Klassische Meßwerke.- 3.1 Prinzipieller Aufbau.- 3.2 Typische Betriebs-Verhaltensweisen.- 3.3 Allgemeine Angaben zu den Meßwerken.- 3.4 Drehspulsysteme.- 3.4.1 Das Drehspulmeßwerk.- 3.4.2 Drehspul-Integrations-Systeme.- 3.4.3 Sondertypen.- 3.5 Das Dreheisen-Meßwerk.- 3.6 Das elektrodynamische Meßwerk (Wattmeter).- 3.7 Elektrizitätszähler.- 4 Schreiber.- 4.1 Linien-Schreiber.- 4.2 Punktdrucker.- 4.3 X-Y-Schreiber und Plotter.- 4.4 Matrix- und Kamm-Drucker.- 5 Verstärker und Funktionsbausteine.- 5.1 Einfaches Verstärker-Ersatzbild.- 5.2 Operations-Verstärker.- 5.2.1 Eigenschaften und invertierende Grundschaltung.- 5.2.2 Nicht invertierende Grundschaltungen.- 5.2.3 Summier- und Differenz-Verstärker.- 5.2.4 Integrierer und Differenzierer.- 5.3 Einige Anwendungen für den Operationsverstärker.- 5.3.1 Instrumentierungsverstärker.- 5.3.2 Schreiben der Hystereseschleife.- 5.3.3 Spannungsgesteuerter Oszillator, Funktionsgenerator.- 5.4 Zur Praxis der Operationsverstärker.- 5.4.1 Frequenzgang und Anstiegszeit.- 5.4.2 Offset- und Eingangsgrößen.- 5.5 Multiplizierer-und Funktionsbausteine.- 5.5.1 Multiplizierer.- 5.2.2 Quadrierer.- 5.2.3 Radizierer.- 6 Elektronenstrahl-Oszilloskop.- 6.1 Gerätekonzept und Oszillographen-Röhre.- 6.2 Zustandekommen des Schriebs, Triggerung.- 6.3 Mehrkanal-y-Verstärker.- 6.4 Blockschaltbild zum Oszilloskop.- 6.5 Erweiterungen.- 6.5.1 Frequenzkompensierter Tastteiler.- 6.5.2 Verzögerte Zeitbasis/Doppel-Zeitbasis.- 6.5.3 Digital-Speicher.- 7 Analog-Digital-Umsetzung.- 7.1 Analoge und digitale Signaldarstellung.- 7.2 Grundprinzip der Digital-Analog-Umsetzer.- 7.3 Umsetzer-Netzwerke.- 7.4 Grundprinzip der Analog-Digital-Umsetzer.- 7.5 AD-Umsetzung über DA-Umsetzer.- 7.6 Integrierende AD-Umsetzer-Verfahren.- 7.6.1 Freilaufender Umsetzer.- 7.6.2 Das Dual-Slope-Verfahren.- 7.6.3 Getaktete Ladungsbilanz.- 7.7 Rasche AD-Umsetzer.- Messen elektrischer Größen.- 8 Messen von Spannung und Strom.- 8.1 Einfluß der Innenwiderstände.- 8.2 Meßbereichserweiterung.- 8.2.1 Spannungsbereiche.- 8.2.2 Strombereiche.- 8.2.3 Angezapfte Vorwiderstände und Nebenschlüsse.- 8.3 Gleichspannungskompensation.- 8.4 Selbstabgleichende Verfahren.- 8.4.1 Motor-Kompensatoren.- 8.4.2 Elektronische Kompensatoren.- 8.5 Messen bei Wechselspannung.- 8.5.1 Einfache Gleichrichterschaltungen.- 8.5.2 Gleichrichter mit Operationsverstärker.- 8.5.3 Kalibrieren von Meßwerken bei Wechselspannung.- 8.6 Sonderverfahren der Strommessung.- 8.6.1 Stromwandler und Stromzangen.- 8.6.2 Messen mit Hall-Wandlern.- 8.7 Digital-Multimeter.- 9 Messen von Leistung und Arbeit.- 9.1 Elektronische Wattmeter und Elektrizitätszähler.- 9.2 Leistungsmessung im Drehstromsystem.- 9.3 Blindleistungsmessung.- 10 Messen von Ohmwiderständen und Impedanzen.- 10.1 Verfahren mit Volt- und Amperemeter.- 10.2 Ohmmeter mit Operationsverstärker.- 10.3 Die Brückenschaltung.- 10.4 Einengungswiderstände und Universalbrücke.- 10.5 Brückenverstärker.- 10.6 Messen von Impedanzen.- 10.6.1 Brückenabgleich bei Wechselspannung.- 10.6.2 Einfache kapazitive Brücke.- 10.6.3 Induktive Brücken.- 10.6.4 Eine Vergleichsbrücke.- 11 Messen von Frequenz, Zeit und Phasenlage.- 11.1 Umsetzen zwischen Sinus- und Rechteck.- 11.2 Direktzeigende Frequenzmessung.- 11.3 Zählende Frequenz- und Zeitmessung.- 11.4 Bausteine zur elektronischen Phasenmessung.- 11.4.1 Direktzeigende Phasenmessung.- 11.4.2 Digitale Phasenmessung.- 11.4.3 Die phase locked loop, PLL.- 11.5 Verfahren mit Oszilloskop.- Messen nicht-elektrischer Größen: BASIS-Sensoren.- 12 Die elektrischen Zweipole als Sensoren.- 12.1 Widerstände als Sensoren.- 12.1.1 Potentiometer.- 12.1.2 Sondereinrichtungen.- 12.1.3 Mechanisch beanspruchte elektrische Leiter.- 12.1.4 Dehnungsmeßstreifen DMS.- 12.2 Zur Auswertung von Widerstandssensoren.- 12.2.1 Grundsätzliche Möglichkeiten.- 12.2.2 DMS in Brücken.- 12.2.3 Gegenbrückenschaltung.- 12.2.4 Elektronisch abgleichbare Brücke.- 12.2.5 Eine verstärkerentkoppelte Brücke.- 12.3 Spulen und Kondensatoren als Sensoren.- 12.3.1 Induktive Aufnehmer.- 12.3.2 Auswerte-Schaltungen.- 12.3.3 Die trägerfrequente Meßkette.- 12.3.4 Kapazitive Aufnehmer.- 12.3.5 Auswerteschaltungen für Kapazitäten.- 13 Einige weitere Basis-Sensoren.- 13.1 Piezoelektrischer Effekt.- 13.2 Schwingende Saiten.- 13.3 Taktile Sensoren.- 14 Magnetische Sensoren.- 14.1 Galvanomagnetische Effekte.- 14.1.1 Hall-Sensoren.- 14.1.2 Feldplatten.- 14.2 Magnetoresistive Sensoren.- 14.3 Wiegand-Effekt.- Messen nicht-elektrischer Größen: Messen mechanischer Größen.- 15 Messen mechanischer Größen mit Federkörpern.- 15.1 Spannung und Dehnung.- 15.1.1 Darstellen von Spannungszuständen.- 15.1.2 Dehnungszustände.- 15.1.3 Hauptspannungsmessung mit DMS-Rosetten.- 15.2 Federkörper zum Messen von Kraft und Druck.- 15.3 Drehmomentmessung.- 15.3.1 Drehmomentmessung mit DMS.- 15.3.2 Berührungslose Übertragung.- 16 Messen von Länge und Winkel.- 16.1 Inkrementale Verfahren.- 16.2 Codierte Verfahren.- 16.3 Drehmelder.- 16.3.1 Grundprinzip.- 16.3.2 Momenten-Drehmelder.- 16.3.3 Steuer-Drehmelder.- 16.3.4 Linear-Induktosyn.- 16.3.5 Resolver-Digital-Umsetzer.- 16.4 Initiatoren.- 16.4.1 Induktive Näherungsschalter.- 16.4.2 Lichtschranken.- 16.4.3 Weitere Initiatoren.- 17 Messen von Geschwindigkeit und Beschleunigung.- 17.1 Drehzahlmessung.- 17.2 Erfassen der Drehrichtung.- 17.3 Geschwindigkeitsmessung.- 17.4 Messen von Beschleunigungen.- Messen verfahrenstechnischer Größen.- 18 Temperaturmessung.- 18.1 Widerstandsthermometer.- 18.2 Thermoelemente.- 18.2.1 Thermoeffekt.- 18.2.2 Das Vergleichsstellen-Problem.- 18.3 NTC-Widerstände.- 18.4 PTC-Widerstände.- 18.5 Silizium-Temperatursensoren (spreading resistance).- 18.6 PTAT-Sensoren.- 18.7 Quarz-Temperatur-Sensoren.- 18.8 Dynamik und Linearisierung.- 19 Füllstandsmessung.- 19.1 Messen mit Schwimmern.- 19.2 Füllstandsmessung über Druck-Kriterium.- 19.3 Messen mit Sonden.- 19.4 Laufzeitmessungen.- 20 Durchflußmessung.- 20.1 Das Wirkdruckverfahren.- 20.2 Durchflußturbinen.- 20.3 Durchflußmessung mit Ultraschall.- 20.4 Magnetisch-induktive Strömungsmessung.- 20.5 Weitere Meßverfahren für Durchfluß.- 21 Feuchte-Messung.- 21.1 Feuchte und Feuchte-Meßmethoden.- 21.2 Fadenhygrometer.- 21.3 Lithium-Chlorid-Feuchtefühler.- 21.4 Feuchtemessung über Impedanzen.- 21.4.1 Kapazitive Feuchtesensoren.- 21.4.2 Resistive Feuchtefühler.- Meßpraxis.- 22 Störungen.- 22.1 Offset, Drift, Rauschen.- 22.2 Störungen von außen.- 22.3 Schirmung und Guard-Technik.- 22.4 Erdschleifen.- 23 Meßwert-Aufbereitung und Auswertung.- 23.1 Hardware-Konfigurationen.- 23.1.1 Messen — Speichern — Rechnen.- 23.1.2 Signalabtastung.- 23.2 Linearisierung.- 23.2.1 Zum Prinzip.- 23.2.2 Analoge Linearisierung.- 23.2.3 Digitale Linearisierung.- 23.3 Glättung und Filterung.- 23.3.1 Darstellung und Interpolation.- 23.3.2 Ausgleich und Glättung.- 23.3.3 Filterung.- Sachwortverzeichnis.