Kap.1 Grundlagen
Erläutern Sie den Begriff „Messtechnik“
—>Erfassen, Auswerten & Überprüfen physikalischer Größen mittels verschiedener Messgeräte & -methoden
z.B Länge, Masse, Kraft, Druck, Temperatur
Definieren Sie das Wort „Messen“ und was ist die Fundamentalvoraussetzung?
- Messen: Das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zum quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Maßeinheit - Was sind die typischen physikalischen Messgrößen?
-Fundamentalvoraussetzung: Die zu messende Größe muss qualitativ definiert sein und quantitativ bestimmbar sein, des Messnormal muss durch Konventionen festgelegt sein
Was sind die typischen physikalischen Messgrößen?(6)
Masse, Länge, Temperatur, Zeit,el. Strom, Lichtstärke
Woraus lässt sich der Messwert bestimmen?
—>Einem Zahlenwert und einer Einheit
—>aus dem vielfachen einer Maßeinheit
Erläutern Sie den Prozess zur Bestimmung der SI-Einheit Kilogramm
—>Wat-Waage: unabhängig von Gravitationskraft
—>Ur-Kilo
Drücken sie die Einheit der Arbeit durch SI-Basiseinheiten aus.
Welche physikalische Größe hier, wenn Maßeinheit
Was sind Anforderungen an die Maßeinheit?
Eindeutig —>International definiert Wert (SI-Einheiten)
Konsistent —>keine inneren Widersprüche
Kohärent —>bei Umrechnung zw. den Einheiten Faktor 1
Warum werden in der betrieblichen Praxis in der Regel keine Primärnormalen verwendet?
hohe Kosten, Verschleiß, verfügbare Menge
Was versteht man unter kohärenten Maßeinheiten?
Einehitssystem, bei denen sich alle abgeleiteten Größen ohne zusätzliche Zahlenfaktoren direkt aus Basiseinheiten ergeben
—>Bei Umrechnung zw. Maßeinheiten Faktor 1
Kap.2 Messprozess
Beschreiben Sie den Messprozess anhand einer Skizze.
Erläutern Sie den Begriff Messsignal und nennen Sie drei Anwendungsgebiete.
—>Physikal. Größe, in deren Wert und zeitlicher Verlauf Informationen verschlüsselt sind
—>Anwendung: Elektrizität, Hydraulik, Thermik
Nennen Sie den Unterschied zwischen analogem und digitalem Signal.
analog:
In-diskret, kann beliebige Werte annehmen
digital:
diskret (rundet auf/ab), binär dargestellt
Zeichnen und beschreiben Sie den Vorgang der Analog-Digital-Wandlung.
—>unendlicher Wertevorrat der analogen Größen auf endlichen Wertevorrat von Teilbereichen abgebildet
Was ist bei der Signalwandlung aus der Sicht der Signalverarbeitung bei jeder Signalwandlung zwingend zu beachten?
—>irreversibel: Signalverlust (bei konvertirenen analorger Signale)
Hilfe:
Infor.verlust so klein wie mögl. —>Bitanzahl & Abtasten erhöhen
Weshalb werden statt analoger Messsignale, obwohl sie zumindest theoretisch jeden Wert für den Informationsparameter innerhalb des Wertebereichs annehmen können, zunehmend diskrete Messsignale zur Informationsübertragung verwendet?
—>digitale Sammlung; Weiterverarbeitung
—>weniger Speicher notwendig
—>Rechenleitung, Echtzeit
Nennen Sie praxisrelevante Beispiele für Messeinrichtungen, in denen analoge, kontinuierliche bzw. diskrete, diskontinuierliche Messsignale auftreten.
Diskret:
Digitales Temp.messgerät, Drehzahlmessung —>Lichtschranke
Analog:
Tachometer im Auto, Termostat
Warum erfolgt häufig die Signalwandlung mithilfe der Frequenzmodulation? Erklären Sie hierbei auch diesen Begriff.
—>verlustfrei, Störungsunempfindlich gegenüber Amplitudenstörungen (Bsp. Rauschen Radiofrequenz)
Wodurch werden die Grenzen der technisch erreichbaren Genauigkeit eines A/D-Wandlers bestimmt?
—>je höher Abtastfrequenz, desto höher Qualität in Nachbildung des zeitl. Verlaufs des anliegenden Signals
—>Auflösungsbereich
Ein Messsignal besitzt als höchsten Frequenzanteil eine Frequenz von fmax = 16 kHz. Mit welcher Frequenz muss dieses Signal mindestens abgetastet werden, wenn durch die Zeitdiskretisierung kein Informationsverlust auftreten soll?
min. 32 kHz —>Abtastfrequenz min. 2x so hoch
Schennenschse Abtasttheorem
Kap.3 Messmethoden
Wie ist eine Messmethode definiert?
Messmethoden sind allgemeine Vorgehensweise für Durchführung von Messungen
—>keine physikalische Gebundenheit
—>Rückschlüsse aus Fehlermechanismen der jeweiligen Messmethode
Welche Unterscheidungen gibt es zwischen den Messmethoden?
Ausschalgmethode —>stationäre Anwendung
Differenzmethode —>stationäre Anwendung
Kompensationsmethode —>in-/stationäre Anwendung
(stationär:1 Zeitpunkt; instationär:mehrere Zeitpunkte)
Was ist die Grundbedingung bei der Ausschlagmethode?
-Geringe Energiebelastung des Messobjekts
—>sonst beeinflussung Messergebniss
-Rückwirkung einer Messung muss auf das Messergebnis minimiert werden
Warum treten bei der Ausschlagmethode immer, wenn auch kleine, Rückwirkungen auf die Messgröße auf?
—>Dynamik des Zeigers
—>Ablesegenauigkeit
—>Massenträgheit
—>Reibung in LAger oder Gelenke
Was ist der Unterschied zwischen einer Ausschlag- und Differenzmethode?
Ausschlagmethode:
Messgröße wird von Skala abgelesen, die Zeiger anzeigt
Differenzmethode:
Differenz zw. Messgröße und Vegleichsgröße bilden
Nennen Sie Vorteile der Kompensationsmethode.
-Kompensationsfall: keine Energieaufwendung (Messquelle unbelastet)
-Indikator kann mit unendlicher Empfindlichkeit arbeiten
-Störung mit gleichem Betrag/ Vorzeichen verfälschen Messergebnis NICHT
Begründen Sie die vorrangige Verwendung der Kompensationsmethode für hochgenaue Messeinrichtungen.
-Indikator mit kann mit unendlicher Empfindlichkeit arbeiten
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