Elektrische Meßtechnik

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1 Kurt Bergmann Elektrische Meßtechnik Elektrische und elektronische Verfahren, Anlagen und Systeme 6., überarbeitete und ergänzte Auflage Mit 287 Bildern vieweg

2 IX Inhaltsverzeichnis Teil 1 Elektrische Hilfsmittel und Verfahren Grundlehrgang, der ohne Kenntnisse über elektronische Bauelemente durchgearbeitet werden kann. 1 Allgemeine Grundlagen Ausgangspunkt und heutige Bedeutung des Messens Normen- und Vorschriftenwerke Größen und Einheiten Darstellung und Analyse von Zeitfunktionen Grundbegriffe der Meßtechnik Meßabweichungen Meßabweichungen von Meßgeräten Darstellung von Meßergebnissen 31 Zusammenfassung 32 Literatur 33 2 Elektrische Hilfsmittel Elektromechanische Anzeiger Meßprinzipien Meßwerke Zeichen und Sinnbilder Bauformen Einstellverhalten Anpassende Geräte und Normale Widerstände Induktivitäten Kapazitäten Spannungsteiler Meßverstärker Meßumformer Meßwandler Meßumsetzer Filter 76

3 Inhaltsverzeichis Rechengeräte 77 * Normalelemente Elektronische Anzeiger Anzeigeverstärker Oszilloskope Ereigniszähler Digitalvoltmeter Registrierende Geräte Linienschreiber Koordinatenschreiber Punktschreiber Plotter 89 * Registrierkameras 89 * Drucker 89 * Lochstreifenausgeber 89 * Magnetbandausgeber 89 * Meßwertspeicher 90 Zusammenfassung 90 Literatur 91 Elektrische Meßverfahren Strom, Spannung, Widerstand Grundschaltungen und Fehlerursachen Spitzenwert, Gleichrichtwert, Effektivwert Meßbereichsanpassung, Vielbereichsinstrumente Leistung und Arbeit Gleichstrom Wechselstrom Drehstrom Kapazität, Induktivität, Scheinwiderstand Meßbrücken und Kompensatoren Gleichspannungsgespeiste Meßbrücken Gleichspannungskompesatoren Gleichstromkompensatoren Wechselspannungsgespeiste Meßbrücken Erdung und Schirmung Wechselspannungskompensatoren Wechselstromkompensatoren Frequenz, Phasenunterschied, Leistungsfaktor Messungen an Zwei- und Vierpolen Analyse nichtsinusförmiger Wechselgrößen Messung magnetischer Größen 143

4 Inhaltsverzeichis XI 3.9 Leitungen in der Meßtechnik Leitungskenngrößen Messung von Leitungskenngrößen Leitungen als Meßhilfsmittel Leitungen als Verbindungsmittel Fehlerortung auf Leitungen Störsignale und Gegenmaßnahmen Allgemeine Begriffserklärungen Systeminterne Störsignale Eingestreute Störsignale Gleichtakt- und Gegentaktsignale Trennung von Meß- und Störsignalen Elektromagnetische Verträglichkeit 180 Zusammenfassung 189 Literatur 192 Teil 2 Elektronische Hilfsmittel und Verfahren Aufbaulehrgang, in dem Grundkenntnisse über elektronische Bauelemente und Schaltungen vorausgesetzt werden. 4 Elektronische Hilfsmittel Impulsformende Netzwerke Grundschaltungen der Verstärkertechnik Gegengekoppelte Verstärker Lineare Operationsverstärkerschaltungen Nichtlineare Operationsverstärkerschaltungen Torschaltungen Gatterschaltungen Speicherschaltungen Kippschaltungen Triggerschaltungen Verzögerungsschaltungen Multiplizierer Spannungs- und Stromquellen Sinusgeneratoren Funktionsgeneratoren Integrierte Schaltungen Mikroprozessoren 255 Zusammenfassung 259 Literatur 261

5 XII Inhaltsverzeichis 5 Elektronische Meßgeräte Oszilloskope Standardoszilloskop Zweistrahloszilloskop Zweikanaloszilloskop Zweite Zeitbasis Bildspeicherröhren 270 * Digitale Bildspeicherverfahren 271 * Transientenspeicher 271 * Sampling-Oszilloskop 272 * Logikanalysatoren Meß- und Anzeigeverstärker Meßverstärker, Filter, Rechengeräte Spannungsmesser und Meßempfänger 283 * Geräte zur Leistungsmessung 285 * Analog anzeigende Frequenzmesser 287 * Analysatoren und Klirrgradmesser 287 * Rauschmeßgeräte und Korrelatoren 287 * Stochastisch-ergodische Meßgeräte Zwei- und Vierpolmeßgeräte R-, L-, C-, tan 5- und Q-Meßgeräte Impedanzmeßgeräte und Wobbier Phasen- und Dämpfungsmeßgeräte 294 * Meßgeräte für elektronische Bauelemente Ereigniszähler Flip-Flop-Zählschaltungen Dualzähler und BCD-Zähler Dekodierung und Anzeige Organisation eines Universalzählers Meßumsetzer und signalstrukturändernde Meßumformer Spannungs-Frequenz-Umformer Widerstands-Periodendauer-Umformer Frequenz-Spannungs-Umformer Digital-Analog-Umsetzer Analog-Digital-Umsetzer Digital arbeitende Geräte Digitalvoltmeter Digitalmultimeter Erfordernisse der Präzisionsmeßtechnik 309 * Digitale Zweipol-Meßgeräte 310 * Digitale Vierpol-Meßgeräte Signalquellen und Normale Gleichspannungsquellen 310

6 Inhaltsverzeichis XIII Gleichstromquellen 311 * Transfer-Standards RC- und LC-Generatoren Impulsgeneratoren Funktionsgeneratoren 312 * Rauschgeneratoren 313 * Präzisionsmeßsender Frequenzaufbereitung 313 * Frequenz- und Zeitnormale 316 Zusammenfassung 317 Literatur 318 Teil 3 Anlagen zur Kontrolle technischer Prozesse Aufbaulehrgang, der die elektrische Messung nichtelektrischer Größen einschließt und zum systemtheoretischen Denken überleitet. 6 Elektrische Messung nichtelektrischer Größen Einleitende Bemerkungen Weg Dehnung Druck Menge Schwingungsgrößen Temperatur Feuchte Wasseranalyse ph-wert Redoxpotential Leitfähigkeit Sauerstoffgehalt Gasanalyse 371 * Wärmeleitfähigkeitsverfahren 371 * Infrarot-Absorptionsverfahren 372 * Mikrowellen-Absorptionsverfahren 372 * Gas-Chromatographen 372 * Elektronenspin-Resonanz-Spektroskopie 373 * Gasspurenanalyse 373 * 6.11 Radioaktivität 373 Zusammenfassung 375 Literatur 376

7 XIV Inhaltsverzeichis 7 Elektrische Meßanlagen Einleitende Bemerkungen Energieübertragung Verfahrenstechnik Umweltschutz Explosionsschutz 386 * 7.6 Fernmessung 396 * 7.7 Vielkanalmeßtechnik 397 * 7.8 Vielstellenmeßtechnik 398 * 7.9 Datenverarbeitung 400 * 7.10 Datenbussysteme 400 * 7.11 Meß- und Abgleichautomaten Lichtwellenleiter 408 Zusammenfassung 412 Literatur Systemtheorie der Meßtechnik Systemstrukturen Übertragungsverhalten Klassifizierung von Übertragungssystemen Lineare zeitunabhängige Systeme Netzwerke aus konzentrierten Elementen Dynamische Meßfehler und Korrekturmöglichkeiten Meßtechnisch günstige Übertragungssysteme Abtastung und Digitalisierung Bandbreite, Anstiegszeit, Impulsdauer 446 * 8.3 Zustandsbestimmung 454 * 8.4 Erkennungsprobleme 455 * 8.5 Adaptive Systeme 455 Zusammenfassung 457 Literatur 458 Literaturverzeichnis 460 A. Bücher 460 B. Sammlungen 467 C. Verzeichnisse 468 D. Zeitschriften 468 E. Aufsätze 468 Sachwortverzeichnis 477