Elektrisches Messen Nichtelektrischer Größen

ISBN-13: 9783519200673 / Niemiecki / Miękka / 1990 / 244 str.

Roman Thiel

Opis

Wegen der grossen Bedeutung des e1ektrischen Messens nichte1ek tri scher Grossen in der modernen Technik gibt es heute fur die Losung von fast a11en Messaufgaben serienmassige Gerate und Ein richtungen. Da es aber schon aus wirtschaft1ichen Grunden kei ne universa1e Messeinrichtung fur den gesamten vorkommenden Einsatzbereich geben kann, muss fur jede Messaufgabe aus der Vie1fa1t der mog1ichen Messverfahren und Gerate ein anwendungs spezifisches Messsystem zusammengeste11t werden. So werden z.B. fur die Datenverarbeitung der anfa11enden Messwerte in der Pra xis keine Universa1-Computer, sondern jewei1s spezie11e Mess wertana1ysengerate eingesetzt. Voraussetzung fur die gunstigste Wah1 und den optima1en Ein satz der Messverfahren und -gerate sind Kenntnisse uber Aufbau, Wirkungsweise und Eigenschaften der Gerate fur die verschie densten Einsatzbedingungen. Das vor1iegende Skriptum s011 sowoh1 dem Studenten a1s auch dem Ingenieur im Betrieb die notigen Kenntnisse vermitte1n. Im Vordergrund steht die "Technik des Messens," d.h. die An wendung der Messverfahren. Durch eine straffe G1iederung wird die tlbersicht erhoht und das umfangreiche Gebiet uberschaubar gemacht. Mit Rucksicht auf die Fu11e des Stoffes werden Grund- 1agen der e1ektrischen Messtechnik meist vorausgesetzt und nur dann wiederh01t und erganzt, wenn dies der V011standigkeit we gen 'notwendig ist. Am Anfang des Skriptums werden a1s a11gemein gU1tige Grund1a gen fur die praktische Anwendung des e1ektrischen Messens nichte1ektrischer Grossen die wichtigsten MessfUh1erprinzipien mit ihren Messscha1tungen mit kurzen Hinweisen auf deren spezi e11e Anwendung behande1t. Es f01gen die Messkettenscha1tungen mit Einheitsmessumformer, Anpassscha1tungen mit den wichtigsten Messverstarkerarten und eine tibersicht u

Spis treści

1. Einführung.- 1.1. Meßgrößenübersicht.- 1.2. Meßkette.- 1.3. Definitionen.- 2. Meßfühler.- 2.1. Übersicht über passive und aktive MeßfühlerPrinzipien.- 2.2. Ohmsche Widerstands-Meßfühler.- 2.2.1. Prinzip.- 2.2.2. Anwendungsbeispiele.- 2.2.3. Spannungsteiler-Meßschaltungen.- 2.2.4. Widerstands-Meßbrückenschaltungen.- 2.2.5. Meßschaltungen mit ohmschen Meßfühlern.- 2.2.5.1. Strommeßmethode.- 2.2.5.2. Spannungsteiler mit Spannungsmesser.- 2.2.5.3. Kompensationsschaltung.- 2.2.5.4. Meßbrücken mit Ausschlagmethode.- 2.2.5.5• Quotienten-Meßschaltung.- 2.2.5.6. Widerstandsmessung mit Operationsverstärker.- 2.2.5.7. Frequenzanaloges Meßbrückenverfahren.- 2.2.5.8. Digitale Widerstandsmessung mit Stufenumsetzer.- 2.3. Induktive Meßfühler.- 2.3.1. Prinzip.- 2.3.2. Ausführungsarten.- 2.3.3. Transformatorische Meßfühler.- 2.3.3.1. Differentialtransformator.- 2.3.3.2. Drehmelder.- 2.3.4. Wechselstrom-Meßbrücke für Drosselanordnungen.- 2.4. Kapazitive Meßfühler.- 2.4.1. Prinzip.- 2.4.2. Ausführungsarten.- 2.4.3. Meßschaltungen für kapazitive Meßfühler.- 2.4.3.1. Amplitudenmodulation.- 2.4.3.2. Frequenzmodulation.- 2.5. Aktive elektrodynamische Meßfühler.- 2.5.1. Prinzip.- 2.5.2. Ausführung für Translation.- 2.5.3. Ausführung für Rotation.- 2.6. Piezoelektrische Meßfühler.- 2.6.1. Wirkungsweise.- 2.6.2. Meßschaltung.- 2.6.3. Zeitkonstante.- 2.6.4. Meßfrequenzbereich.- 2.7. Aktive Meßfühler in der Thermodynamik, Optik und Chemie.- 3. Meßkettenschaltungen.- 3.1. Übersicht.- 3.2. Einheitsmeßumformer.- 3.2.1. Definition.- 3.2.2. Weg/Strom-Einheitsmeßumformer.- 3.2.3. Kraft/Strom-Einheitsmeßumformer.- 3.3. Anpasser.- 3.3.1. Meßfrequenzbereiche.- 3.3.2. Kompensator.- 3.3.3. Modulations-Meßverstärker.- 3.3.4. Trägerfrequenz-Meßverstärker.- 3.3.5 Gleichspannungs-Meßbrückenverstärker.- 3.3.6 Vergleich von Trägerfrequenz- mit Gleichspannungs-Meßverstärker.- 3.3.7 Ladungs-Me ßverstärker.- 3.3.8 Wechselspannungs-Meßverstärker.- 3.3.9 Meßkabel.- 3.4. Ausgabegeräte.- 3.5. Automatische Meßdatenerfassung.- 3.5.1. Meßwert-Erfassungsanlagen.- 3.5.2. Bus-System in Meßwert-Erfassungsanlagen.- 3.5.3. Multiplexer.- 3.6. Fernmessung und Telemetrie.- 3.6.1. Fernmeßanlagen.- 3.6.2. Analoge Fernmeßverfahren mit Informationsumsetzung in Amplituden-Strukturen.- 3.6.3. Analoge Fernmeßverfahren mit Informationsumsetzung in Frequenz-Struktur.- 3.6.4. Analoge Impulsverfahren.- 3.6.5. Frequenzmultiplex-Verfahren.- 3.6.6. Zeitmultiplex-Verfahren.- 3.6.7. Zeitmultiplex-Verfahren mit Pulsphasenmodulation PPM.- 3.6.8. Zeitmultiplex-Verfahren mit digitaler Puls-Code-Modulation PCM.- 4.Elektronische Meßdatenverarbeitung.- 4.1. Rechengeräte.- 4.1.1. Verknüpfungsgeräte.- 4.1.2. Funktionsgeräte.- 4.1.3. Zeitgeräte.- 4.2. Amplitudenmeßgeräte.- 4.2.1. Begrenzer und Grenzwertschalter.- 4.2.2. Spitzenwertmessung.- 4.2.3. Linearer Mittelwert einer Zeitfunktion.- 4.2.4. Statistische Analysen.- 4.3. Frequenzgeräte.- 4.3.1. Frequenzanalyse.- 4.3.2. Korrelationsanalyse.- 5. Meßketten-Schaltungsarten und Störspannungen.- 5.1. Meßkettenglieder.- 5.1.1. Anpassungsbedingungen der Meßkettenglieder.- 5.1.2. Geerdete und isolierte Meßquellen-, Meßverstärker- und Ausgabegeräte-Arten.- 5.1.3. Meßglieder-Kombinationen.- 5.2. Störspannungen in der Meßkette.- 5.2.1. Interne elektrische Langzeitstörungen.- 5.2.2. Interne kurzzeitige Störungen.- 5.2.3. Externe elektrische Störungen.- 5.2.4. Erdspannungen.- 5.2.5. Gegentakt- und Serien-Störspannungen.- 5.2.6. Gleichtakt-Störspannungen.- 6. Empfindlichkeit, Auflösung und Fehler.- 6.1. Meßkettenempfindlichkeit.- 6.1.1. Aufnehmer-Empfindlichkeit.- 6.1.2. Meßketten-Gesamtempfindlichkeit.- 6.1.3. Auswertung von Messungen.- 6.2. Auflösung.- 6.3. Meßfehler.- 6.3.1. Definitionen.- 6.3.2. Fehlerquellen und Fehlerarten.- 6.3.3. Kennlinien-Linearitätsfehler.- 6.3.4. Temperatureinflußfehler.- 6.3.5. Hysteresis und Umkehrspanne.- 6.3.6. Zeitverhalten.- 6.3.7. Rauschen.- 6.3.8. Einfluß der Betriebsspannung.- 6.3.9. Fehlerangaben für digitale Meßverfahren.- 6.4. Zuverlässigkeit und Sicherheit.- 7. Meßwertaufnehmer für mechanische Größen.- 7.1. Dehnungsmessung.- 7.1.1. Dehnungsmeß3streifen 1.- 7.1.2. Dehnungsmeßstreifen-Meßschaltungen.- 7.1.3. Induktive Dehnungs-Aufnehmer.- 7.1.4. Saitendehnungs-Aufnehmer.- 7.2. Wegmessung.- 7.2.1. Analoge Weg-Aufnehmer.- 7.2.2. Inkrementale Weg-Aufnehmer.- 7.2.3. Digital codierte Weg-Aufnehmer.- 7.2.4. Sonder-Wegmeßverfahren.- 7.3. Drehwinkel-Aufnehmer.- 7.3.1. Analoge Drehwinkel-Aufnehmer.- 7.3.2. Digitale Drehwinkel-Aufnehmer.- 7.4. Drehzahl- und Winkelgeschwindigkeits-Aufnehmer.- 7.5. Schwingungsmessung.- 7.6. Drehschwingungs- und DrehbeschleunigungsAufnehmer.- 7.7. Kraftmessung.- 7.8. Flüssigkeits- und Gasdruckmessung.- 7.9. Drehmoment- und Leistungsmessung.- 7.10. Zeitmessung.- 8. Temperaturmessung.- 8.1. Widerstandsthermometer.- 8.2. Thermoelemente.- 8.3. Strahlungspyrometer.- 8.4. Sonder-Temperaturmeßverfahren.- 9. Photoelektrische Meßumformer.- 9.1. Photowiderstände und Photodioden.- 9.2. Photozellen und Photovervielfacher.- 9.3. Photoelemente.- 9.4. Phototransistoren und -thyristoren.- 10. Verfahrenstechnische Messungen.- 10.1. Füllstandmessung.- 10.2. Durchflußmessung.- 10.3. Feuchtemessung.- 10.4. pH-Wert-Messung.- 11. Umweltschutz-Messungen.- 11.1. Übersicht.- 11.2. Photometrie.- Weiterführende Bücher.- DIN-Normen und VDI-VDE Richtlinien.- Formelzeichen.

O autorze

Prof. Dr.-Ing. Roman Thiel, Darmstadt