Kap.4 Messabweichung
Skizzieren Sie die Übersicht der Messabweichung und Messunsicherheit
Nennen Sie drei Grundaussagen einer Messung.
-Messobjekt und Messgerät über Energie oder Informationsfluss verbunden
-Messwerte besitzen bergenzte Genauigkeit
Angabe wahre/ ideale Messergbnis nicht möglich
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Messabweichung und Messunsicherheit.
Messabweichung:
-Fehler systematischer Art, absolut oder reative angabe und korregierbar
Messunsicherheit:
-Statische Angaben in Form von Mittelwerten und Standardabweichungen
-Berechenbar mit Gesetz der Fortpflanzung der Messunsicherheit
-nicht korregierbar
Was ist der Unterschied zwischen systematischer und zufälliger Messabweichung?
systematisch:
Messtechnisch erfassbar und reproduzierbare Messabweichung bei wiederholter Messung (gleiche Bedingungen)
zufällig:
-Messtechnisch oft nicht direkt erfassbar
-keine reproduzierbare Messabweichung
Welche technische Bedeutung hat die relative Abweichung?
unabhängig von der Größe, bezieht sich auf Nennwert
—>Prozentuale Angabe veranschaulicht Abweichung besser
Warum sind bekannte systematische Abweichungen korrigierbar?
Die Messwerte sind ermittelbar
—>Betrag und Vorzeichen bekannt
Nennen Sie Beispiele für die Ursachen zufälliger Abweichungen.
Tem.schwankungen
Feuchtigkeit
Elektromagnetische Störungen
Vibration verbeifahrender Farhzeuge
Warum müssen Angaben zufälliger Abweichungen zwingend mit Aussagen zur statistischen Sicherheit ergänzt werden?
Dass Verteilungsfunktion und Verteilungsdichtefunktion ermittelt werden kann
—>Auftretenswahrscheinlichkeit kann so erstellt werden
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen Erwartungswert und Standardabweichung.
Erwartungswert:
-Maß für das Zentrum der Verteilung der Zufallsgröße
Standardabweichung:
-entspricht der mittleren quadatischen Abweichung der Elemente vom Erwartungswert
-Stererung relativ zum Erwartungswert
Warum sind die Parameter Erwartungswert und Standardabweichung nicht für endliche Messreihen ohne Einschränkungen verwendbar?
Wert könnte falsche Aussage treffen
Nennen Sie die Schritte zur Erstellung einer Normalverteilung / Gaußverteilung.
Messung durchführen
Erwartungswert ermitteln
Standardabweichung festlegen
Auswertung
Was ist die Voraussetzung für Normalverteilung / Gaußverteilung?
-Anzahl der Zufallsgrößen ist undendlich groß
-Mittelwert muss bestimmbar sein
-Vorkommen gleich großer - & + Abweichungen ist gleich wahrscheinlich
-kleinere Abweichungen wahrschinlicher als große
-Abweichung der Größenodernung 0 ist am häufigsten
Was sind die charakteristischen Wahrscheinlichkeits-Bereiche im Bezug zur Messunsicherheit?
ganzzahliges vielfaches einer Standardabweichung
Nennen Sie den Einfluss der Größen auf den Vertrauensbereich.
—>Vertrauensniveau (68%, 95%, 99%)
—>Mittelwert der Stichprobe x
—>Streuung der Stichprobe s
—>Anzal der entnommenen Teile n
Wie wird das vollständige Messergebnis bestimmt?
Messergebis (ME)= Schätzwert des Mittelwertes (M)+/- Messunsicherheit (u)
Nennen und beschreiben Sie zwei Möglichkeiten für die Fehlerrechnung.
Lineare Fehlerfortpflanzung:
-Awendung wenn eingehender Einzelfehler (Größtfehler) durch Fehlerabschätzung ermittelt wurden (bei Einzelmessung)
-Fehleranteil=Messunsicherheit der Einzelgrößen
Gauß´sche Fehlerfortpflanzung:
-rein statische Überlagerung
—>Verarbeitung statisch ermittelter Fehler aus Messdaten
-Als Fehlereingabe gehen entsprechende Vertrauensbereiche ein (1t, 2t od. 3t)
Kap.5 Messeinrichtung und Fehlertypen
Wie ist die Empfindlichkeit E definiert?
Verhältnis von Änderungen der Ausgangsgröße zur Eingangsgröße
Weshalb können Nullpunktabweichungen ((additive Fehler) einer Messeinrichtung deren) Messergebnisse unbrauchbar machen?
-bei kleinen Messwerten —>großer relativer Fehler
—>Geht bis zur Unbrauchbarkeit
Wie können Nullpunktabweichungen korrigiert werden?
Verschiebung der Kennlinie
Weshalb können Steigungsabweichungen (multiplikative Fehler) einer Messeinrichtung deren Messergebnisse bis zur Unbrauchbarkeit verfälschen?
große Ausgangsgrößen sind krit. zu bewerten: sehr hohe absolute Fehler
Ursache: Alterung des Sensors, Temperatureffekt
Warum sind Steigungsabweichungen aus messtechnischer Sicht anspruchsvoll?
Ursachen meist nicht behebbar (Alterung, Temp.effekt)
Sensorverhalten verändert sich über die Zeit (Empfindlichkeitsabweichung, Verstärkungsfehler)
Nennen und beschreiben Sie drei Möglichkeiten zur Reduzierung von Linearitätsabweichungen.
Linearisierung an einem Punkt (Tangente an Punkt anlegen)
Festpunktmethode (Endpunkte verbinden, Sekante legen)
Toleranzbandmethode (Ausgleichsgerade (lila))
Beschreiben Sie den Unterschied zwischen statischem und dynamischem Verhalten.
statisch
Direkter Zusammenhang Ein-& Ausgang
dynamisch
Ausgang gegenüber Eingang verzögert
Zeitabhängige Abweichung
Nennen und beschreiben Sie zwei Ursachen bei der zeitlichen Änderung des dynamischen Verhaltens.
Reibungswiderstände (Gelagerter Zeiger—>Reibung
->Wärmeverlust)
Massenträgheit (Masse benötigt zeit zum beschl.)
Nennen und beschreiben Sie zwei Möglichkeiten, wie der Fehler infolge Quantisierung reduziert werden kann.
höhere Samplingrate (Abtastrate erhöhen, mehr Punkte in Periode —>kleinere Fehler)
Bitgröße (Bitanzahl vergrößern, mehr Signale aufnehmen)
Wie ist der absolute Fehler einer Messeinrichtung definiert?
Summe aus
Nullpunktabweichung
Steigunsabweichung
Linearitätsabweichung
(Hystereseabweichung)
Herstellerangaben: X% vom Messwert
Kap. 6 Nennen Sie die elektrischen physikalischen Größen zur Messung elektrischer Größen
Spannung
Stromstärke
el. Leistung
el. Wiederstand
Induktivität
Kapazität
Frequenz
Kap. 6 Was ist die Voraussetzung zur Bestimmung weitere elektrischer sowie nichtelektrischer Größen?
Bestimmung el. Spannung und Strom
Kap. 6 Begründen Sie die Ungleichheit des zu messenden Stromes Iw und I bei der Strommessung
Iw kein Messgerät in Schaltung —>kein zusätzlicher Eigenwiederstand des Messgeräts
I- Messgerät in Reihe geschaltet ->Eigenwiderstand berücksichtigen
Kap. 6 Skizzieren und beschreiben Sie eine Schaltung zur Erweiterung des Messbereiches bei der Strommessung
Parallelschaltung mit Wiederstand Rp kann Teil von Strom um Messgerät leiten
Somit größerer Messbereich möglich (Stromstärke wird durch Widerstand auf Imax reduziert)
Kap. 6 Was ist der Unterschied zwischen Strom- und Spannungsmessung?
Spannungsmessung
Innenwiederstand muss relativ groß
parallel
Strommessung
Innenwiederstand relativ klein
in Reihe
Kap. 6 Welche Bedingung muss für niederohmige Strommessgeräte erfüllt sein?
Strom und Spannung muss messbar sein
Kap. 6 Wie funktioniert eine Drehspulmesswerk?
Strom fließt durch Spule
Permanentmagnet mit homogenen Magnetfeld
Auf Spule wirkt Lorenzkraft
Drehmoment entsteht -> Zeiger Ausschlag
Kap. 6 Wann sind systematische Abweichungen bei Spannungsmessung vernachlässigbar?
Rm >> R oder Rq
(Messwiederstand Rm; Vorwiederstand R; Messobjekt Rq)
Kap. 6 Skizzieren und beschreiben Sie eine Schaltung zur Erweiterung des Messbereiches bei der Spannungsmessung.
Wiederstand Rv wird in Reihe zum Messgerät mit Rm geschaltet
Spannungsteilung ermöglicht Erweiterung Messbereich
Kap. 6 Wieso wird bei der Bestimmung der Widerstandsmessung nur eine Größe (Strom oder Spannung) richtig gemessen?
systematische Messabweichung
Kap. 6 Nennen Sie den Unterschied zwischen strom- und spannungsrichtiger Schaltung.
Strommessung:
Strommessgerät mit R in Reihe
Spannungsmessung:
Spannungsmessgerät mit R parallel
Kap. 6 Skizzieren Sie die Wheatstone-Brücke und beschreiben Sie sie.
4 Wiederstände (3 fix, 1 Wiederstand variabel)
Spannungsmessung mittels Brückenschaltung zw. paralellen Reihenschaltungen
Bsp. Mat. mit DMS, verbunden mit Schaltung ->Bei Zug/Druckspannung ändert sich der flexible R ->Verformung ermitteln
Kap. 6 Warum kann bei Messungen an einem Kondensator vereinfacht als einfacher Kondensator angenommen und der parallele Widerstand vernachlässigt werden?
Verlustarmer Kondensator (Dielektrikum=Isolator->gerigner Widerstand)
Kondensator mit wenig Leitungsmat. -> Ohm´sche Verluste gering im vgl. zu Leitung
Kap. 6 Warum muss bei Messungen an einer Spule zwingend der in Reihe geschaltete Widerstand in die Betrachtung miteinbezogen werden?
Ohm´sche Verluste der Wicklung
Wirbelstromverluste
Kap. 6 Welche Leistungen treten bei der Leistungsmessung auf und beschreiben Sie sie anhand eines Zeigerdiagramms.
Schein(s)-; Blind(Q)- & Wirk(P)leistung
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