Kap. 7 Messung nichtel. Größen
Beschreiben Sie die Messung einer nichtelektrischen Größe?
Aufzeichnung physik./ nicht el. Infos aus Umwelt & Überführung in eine el. Größe
Welchen Prozess von Aufnahme hin zur Auswertung durchläuft eine Messkette?
Sensor
Multiplexer
Verstärker
A/D Wandler
Messrechner
Nennen und beschreiben Sie drei Bedingungen zur Messsignalaufnahme.
Sensor darf nur durch nicht el. Größen beeinflussbar sein (Schirmung el Signale)
Hohe Arbeitsgeschwindigkeit —>Echtzeiterfassung
Gegenseitige Beeinflussung unerwünscher Signale mit Messignal vermeiden
Nennen und beschreiben Sie zwei Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), um eine ungewünschte Beeinflussung des Messsignals durch Störgrößen zu reduzieren.
Schirmung:
-el. Kompontenten
Umhüllung el. Leiter mit Kupfer
-mag. Kompontenten
niederfrequenzstörung mit Eisen,
hochfrequente Störungen mit Kupfer
Wie lässt sich die elektrische Komponente eines elektromagnetischen Feldes bei der Schirmung abschwächen?
Umhüllung des el. Leiters mit Kupfer
Wie lässt sich die magnetische Komponente eines elektromagnetischen Feldes bei der Schirmung abschwächen?
niederfrequenzstörung mit Eisen —>hochpermeable ferromag. Mat.
hochfrequente Störungen mit Kupfer —>paramag. Schirmung
Beschreiben Sie den wesentlichen Unterschied zwischen Tief- und Hochpassfilter.
Hochpassfilter:
Dämpfung höhere Frequenzen & Transmission
Tiefpassfilter
Dämpfung tiefere Frequenz und Transmission
Nennen Sie drei Anwendungsgebiete eines Hochpassfilters.
Antennenweichen
HF-Signalübertragung
Energieleitungen
Was ist der Wirkprinzip von einem Bandpassfilter?
Übertragung der Signale innerhalb einer bestimmten Spanne von Frequenzen —>Bandbreite
Wozu werden in der Messtechnik Multiplexer eingesetzt?
-Bündeln merherer Signale
Überwachung merherer Messtellen & Übertragung auf ein Übertragungsmedium
-Verbindung der zeitseriellen Messstellen mit einer Messeinrichtung
Nennen und beschreiben Sie zwei Grundschaltungen eines Verstärkers.
-Invertierende Grundschaltung
Ausgangs- zur Eingangsspannung um 180° in Phase verschoben
Wiederstandwerte zw 1-50 k Ohm
Einsatz bei hohen Verstärungen
-nichtinvertierende Grundschaltung
Entkoplung zw Sensor & Messverarbeitung
hoher Eingangswiderstand
Einsatz bei kleinen Verstärkungen
Nennen Sie die Unterschiede zwischen einer Analog- und Digitalanzeige.
Analog:
Messwerte auf Zeigerdarstellung auf Skala
geringe ABlesegenauigkeit
Zeigerbewegung beinhaltet Schwankungen
Digital:
Messwerte in Zahlenform
hohe Ablesegenauigkeit
schnelle Änderungen schwer erkenbar, keine Verzögerungen
Wozu werden in der Messtechnik Zeit- und Frequenzmessungen durchgeführt?
Zeitmessung:
Abläufe und Signaldauer bestimmen
Geschw. aus Zeit berechnen
Frequenz:
Schwingungen und Wechselströme charakerisieren
Fehler od. Drift früh erkennen
Resonanzverhalten bestimmen
Was ist der Unterschied zwischen Zeit- und Frequenzmessung?
Zeit:
Dauer eines Ergeineisses oder Periode
Anzahl der Perioden pro Sekunde
Beschreiben Sie den Aufbau eines Oszilloskops.
Kap. 8 Sensoren
Wozu werden potentiometrische Sensoren eingesetzt?
Wegmessung
Winkelmessung
Beschreiben Sie die Funktionsweise eines induktiven Sensors.
Iduktivitätsändeurng aus der Annäherung des Sensors an einen ferromag. Gegenstand
Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einem induktiven und kapazitiven Sensor?
Induktiv:
Änderung mag. Feld -> erkennen nur metal. Objekte
Kapazitiv:
Änderung el. Feld —>erkennnen metal. und nicht metal. Objekte
Wie erfolgt die Messung bei einem Dehnungsmessstreifen (DMS)?
Längenänderung des DMS und die daraus resultierende WIederstandänderung —>messbar
Beschreiben Sie den Prinzip des piezoelektrischen Effektes.
wenn Piezo-Messelement Druck erfährt —>erzeugt el. Ladung
Ladungsverschiebung in kristalline Struktur
Gitterverschiebung infolge von Kraftwirkung
Was sind die wesentlichen Arten von Temperatursensoren?
Wiederstandssensor
Thermoelement
Sperrstrom an HL-Übergang
Strahlungspyrometer
Nennen Sie den Unterschied zwischen NTC- und PTC-Sensoren.
NTC: Heißleiter
PTC: Kaltleiter
Beschreiben Sie den Seebeck-Effekt.
Spannugnsdifferenz zw. zwei Kontaktstellen eines el. LEiters
Aufgrung unterschiedl. Temp. von Kontaktstelle
Thermospannung —>Messung
Wie können grundsätzlich mechanische Schwingungen gemessen werden?
mit Sensoren ohne unmittelbaren Festpunktbezug
Quarzkristalle —>Aufladung bei Kristalle
Seismische Masse nur über Piezokristall mit Gehäuse verbunden
Weg, Beschl. oder Geschw. messen
Was ist das Prinzip eines Sensors?
Umwendlung physikal. Größe in el. Messwert
Nennen Sie die statischen Kenngrößen und Eigenschaften eines Sensors.
-Messbereich:
zul. physikal. Eingangsgrößenbereich
-Ausgangssperre:
Bereich des zugehörigen Ausgangssignal
-Kennlinie & Empfindlichkeit:
statisch/stationärer Zusammenhang Xe & Xa
-Geschwindigkeit
Messwerte beizuordnende Unsicherheit
-Störempfindlichkeit
Verfälschen des Messwertes
Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen aktiven und passiven Sensoren.
Aktiv:
keine HIlfsenergie zur Auswertung nötig
geringe Messungenauigkeit
Wandlung nicht el. in el. Größe
Passiv:
Hilfenergie zur Auswertung notwendig
hohe Genauigkeit
verändern el. Eigenschaften
Nennen Sie drei Beispiele zu aktiven Sensoren mit deren einwirkende Größe sowie ausgegebene elektrische Größe.
Fotoelement
(Beleutungsstärke —>Spannung, Strom)
(Temp.differenz —>Spannung)
Pienzokristall
(Druck—>Ladungsmenge)
Skizzieren Sie die Grundstruktur eines Sensors und beschreiben Sie den Unterschied zwischen Sensor sowie Sensorelement.
-Sensor reagiert auf nicht el. Signale aus Umwelt
-Sensorelement hat el. Eigenschaften auf die nicht el. Eigenschaften aus der Umwelt reagieren
Nennen Sie die Einteilung der Sensoren zur Messung geometrischer Größen.
Inkremental- & Absolutgeber
Potentiometrische Sensoren
Induktive Sensoren
Kapazitive Sensoren
Was ist der Unterschied zwischen Inkremental- und Absolutwertgeber?
Inkrementel:
Ergebnis bezogen auf vergangene Messung (kein absol. 0-Pkt.)
Absolut:
Kalibrierter Sensor zu beginn der Messreihe (absol. 0-Pkt. definiert)
Nennen Sie die Vor- und Nachteile von Absolutwertgebern.
Vorteile:
Pos. immer absolut bekannt
keine Zähler notwendig
Nachteil:
Umwelt kann Messung beeinflussen und Nullpunkt verschieben
Messbereich wegen Codierung bergenzt
Hoher Aufwand in Herstellung und Auswertung
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