Elektrische Messung mechanischer Größen

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1 Elektrische Messung mechanischer Größen Von Dr.-Ing. Paul M. Pflier Nürnberg Vierte neubearbeitete Auflage Mit 349 Abbildungen., I Springer-Verlag В erlin/göttingen/heidelberg 1956 Institut für Fertigungstechnik on der Hcchschij'e für Elektrotechnik Jimertou

2 Inhaltsverzeichnis A. Grundlagen der elektrischen Messung 1 I. Vorzüge elektrischer Meßverfahren 1 II. Die Eigenschaften der elektrischen Meßgeräte 3 1. Allgemeines 3 2. Grundbegriffe der Meßtechnik 3 3. VDE-Vorschriften 3 a) Geltungsbereich S. 3; b) Sicherheitsbestimmungen S. 4; c) Genauigkeitsanforderungen S. 4; d) Einflüsse S Symbole und Schaltzeichen 5 5. Meßfehler 5 6. Empfindlichkeit 7 7. Spannungseinfluß 8 a) Nach einem Ausschlagverfahren S. 9; b) Nach einem Nullverfahren in Kompensationsschaltung S. 9; c) Nach einem Nullverfahren in einer Brückenschaltung S Spannungskonstanthalter 10 a) Röhrenregler S. 10; b) Glimmstabilisatoren S. 13; c) Stabilisierte Gleichrichter S. 17; d) Thermische Gleichhalter S. 18; e) Liehtelektrische Konstanthalter S. 20; f) Magnetische Konstanthalter S. 20; g) Neufeldt- und Kuhnke-Regler S Spannungsunabhängige Meßgeräte 25 a) Drehspulquotientenmesser S. 25; b) Drehmagnetquotientenmesser S. 28; c) Wechselstrom-Kreuzspul-Instrumente S. 29; d) Doppelspulinstrumente (Induktionsdynamometer) S. 29; e) Dreheisenquotientenmesser S. 30; f) Ferrarisquotientenmesser S Prequenzeinfluß Temperatureinfluß Schwingungseigenschaften des beweglichen Organs Fernübertragung 35 III. Meßwerke und Meßverfahren zum Durohführenvon Rechenoperationen Addition und Subtraktion mit dem Drehspulmeßwerk Multiplikation mit dem elektrodynamischen Meßwerk Multiplikation mit dem Halleffekt Division mit dem Kreuzspulinstrument 39 IV. Elektrische Abbildung mathematischer Beziehungen Addition zweier Größen Subtraktionsschaltungen Addition und Subtraktion von Wechselspannungen und Strömen Divisionsschaltungen Multiplikationsschaltungen 44

Meßfehler 5 6. Empfindlichkeit 7 7. Spannungseinfluß 8 a) Nach einem Ausschlagverfahren S. 9; b) Nach einem Nullverfahren in Kompensationsschaltung S.

3 VI Inhaltsverzeichnis 6. Differentiation Integration Brückenschaltungen 47 B. Die Möglichkeiten, mechanische Größen elektrisch zu messen I. Energieumformer Allgemeines Induktionsprinzip 49 a) Relativbewegung zwischen Induktionsspule und konstantem Magnetfeld S. 50; Ъ) Konstantes Magnetfeld und ruhende Wicklung S Piezoelektrizität Strömungselektrizität Thermoelektrische Umformer Lichtelektrische Umformer 57 a) Alkaliphotozellen S. 57; b) Sperrschicht-Photoelemente S. 59; c) Germaniumphotoelemente S Induktive Umformer 61 a) Induktiver Wechselstromumformer mit ruhenden Wicklungen S. 61; b) Induktiver Wechselstromumformer mit einer ruhenden und einer verstellbaren Wicklung S. 62. II. Physikalische Zusammenhänge zwischennichtelektrisehen und elektrischen Größen Allgemeines Beeinflussung des Widerstandes eines Leiters 63 a) Abmessungen und Widerstand eines Leiters S. 63; b) Temperatur und Widerstand eines Leiters S. 72; c) Elastischer Spannungszustand und spezifischer Widerstand S. 74; d) Härte und spezifischer Widerstand S. 75; e) Druck und Übergangswiderstand S. 79; f) Belichtung und Widerstand eines Leiters S Steuerung der Kapazität eines Kondensators 81 a) Abmessungen und Kapazität S. 81; b) Dielektrikum und Kapazität S. 83; c) Temperatur und Dielektrizitätskonstante S. 84; d) Kapazitätsmeßsehaltungen S Mechanische Steuerung der Induktivität einer Spule 88 a) Windungszahl und Induktivität S. 88; b) Permeabilität und Induktivität S. 89; e) Feldstärke und Permeabilität S. 91; d) Temperatur und Permeabilität S. 92; e) Elastischer Spannungszustand und Permeabilität S. 92; f) Härte und Permeabilität S. 94; g) Messung und Induktivität S Zeit und Elektrizitätsmenge 99 a) Amperestundenzähler S. 99; b) Synchronmotor S. 100; c) Drehspulgalvanometer S. 100; d) Ladung oder Entladung eines Kondensators S ö. Elastische Beanspruchung und Eigenfrequenz 104 III. Wellenausbreitung und Bestrahlung Allgemeines Radioaktive und Röntgenstrahler 105 a) Beta-Strahler S. 107; b) Gamma-Strahler S. 112; c) Röntgenstrahler S. 112.

Strömungselektrizität 55 5. Thermoelektrische Umformer 56 6. Lichtelektrische Umformer 57 a) Alkaliphotozellen S. 57; b) Sperrschicht-Photoelemente S. 59; c) Germaniumphotoelemente S. 61. 7.

4 Inhaltsverzeichnis 3. Strahlungsmeßgeräte 115 a) Ionisationskammer S. 115; b) Geiger-Müller-Zähler S. 116; c) Der Szintillationszähler S Ultraschallbestrahlung Lichtdurchstrahlung (Photoelastisches Verfahren) 120 IV. Mechanische Steuerung eines elektrischen Kreises Allgemeines Kontinuierlich arbeitende Verfahren 122 a) Stetige Amplitudenmodulation S. 122; b) Stetige Frequenzmodulation S. 122; c) Stetige Phasenmodulation S Impulsverfahren 123 a) Impulsamplitudenmodulation S. 123; b) Modulation der Impulsdauer S. 123; c) Modulation des Impulsrhythmus S. 123; d) Impulsabstandverfahren S. 124; e) Frequenzmodulation S. 124; f) Phasenmodulation S. 124; g) Modulation der gegenseitigen Lage zweier Impulsreihen S. 124; Impulskombination S С Meßverfahren 126 I. Längenmessung Stellungsanzeige und Wegmessung 126 a) Stellungsanzeige mit Widerstandsendern S. 128; b) Induktive Stellungsanzeige S. 129; c) Schraubenlageanzeiger S. 133; d) Frequenzmodulationsverfahren S. 134; e) Kapazitive Stellungsanzeige S. 135; f) Drehwinkel- und Kolbenwegübertrager S. 136; g) Impulstelegramm verfahren S. 138; h) Behälterstandanzeige mit Schrittschaltverfahren S. 141; i) Behälterstandanzeige mit Ultraschall S. 144; k) Behälterstandanzeige durch Druckmessung S. 144; 1) Behälterstandanzeige durch Strahlungsmessung S Elektrische Mikrometer 145 a) Bolometerlehre (Widerstandsmikrometer) S. 146; b) Induktive Mikrometer S. 146; c) Kapazitive Mikrometer S. 148; d) Lichtelektrische Mikrometer S. 150; e) Piezoelektrische Mikrometer S Dickenmessung 153 a) Widerstandsverfahren S. 153; b) Induktives Verfahren und Wirbelstromverfahren S. 157; c) Kapazitives Verfahren S. 163; d) Magnetische Verfahren S. 163; e) Ultraschallverfahren S. 165; f) Dickenmessung mit Strahlen S II. Kraftmessung Dehnungsmessung 169 a) Widerstandsender S. 169; b) Induktive Dehnungsmesser S. 172; c) Lichtelektrische Dehnungsmesser S Kraftmeßdosen 177 a) Kohledruckdosen S. 178; b) Magnetoelastische Kraftmeßdosen S. 178; c) Piezoelektrische Kraftmeßdosen S щ 3. Elektrische Waagen Bandzugmesser Schnittkraftmesser Qasdruckmesser 185 a) Gasdruckmesser mit Widerstandsgebern S. 186; b) Induktive Gasdruckmesser S. 188; c) Elektrodynamische Druckmeßdosen VII

Kontinuierlich arbeitende Verfahren 122 a) Stetige Amplitudenmodulation S. 122; b) Stetige Frequenzmodulation S. 122; c) Stetige Phasenmodulation S. 122. 3.

5 VIII Inhaltsverzeichnis S. 189; d) Kapazitive Druckmeßdosen S. 190; e) Piezoelektrische Druckmeßdosen S Drehmomentmesser 192 a) Induktiver Drehmomentmesser S. 192; b) Kapazitiver Drehmomentmesser S. 195; c) Lichtelektrische Drehmomentmesser S III. Geschwindigkeitsmessung Drehzahlmesser 198 a) Tachometerdynamos S. 198; b) Wirbelstromdrehzahlmesser S. 200; c) Impulsdrehzahlmesser S. 201; d) Lichtelektrische Drehzahlmesser S. 204; e) Kompensationsverfahren S. 205; f) Messung des Ungleichförmigkeitsgrades S Drehzahldifferenz- und Schlupfmessung 206 a) Spannungsdifferenzmessung S. 206; b) Frequenzdifferenzmessung S. 207; c) Schlupfmessung bei Asynchronmaschinen S Messung von Pahrzeuggeschwindigkeiten 209 a) Räderfahrzeuge S. 209; b) Gleitfahrzeuge S Strömungsmesser 210 a) Rotierende Strömungsmesser S. 210; b) Thermische Strömungsmesser S. 210; c) Staudruckströmungsmesser S. 212; d) Elektromagnetischer Strömungsmesser S IV. Beschleunigungs-, Schwingungs- und Erschütterungsmessung Allgemeines Drehbeschleunigungsmesser 215 a) Kraftmessung S. 215; b) Geschwindigkeitsmessung S. 215; - c) Elektrodynamischer Drehbeschleunigungsmesser S Beschleunigungsmesser 218 a) Beschleunigungsmesser nach dem Widerstandsverfahren S. 219; b) Elektrodynamische Beschleunigungsmesser S. 221; c) Induktive Beschleunigungsmesser S. 223; d) Kapazitive Beschleunigungsmesser S. 225; e) Piezoelektrische Beschleunigungsmesser S V. Zeitmessung Langzeitmesser 227 a) Synchronuhren S. 228; b) Stoppuhren S. 229; c) Zeitzähler S. 231; d) Normalfrequenzgeber S Zeitschreiber 232 a) Chronographen mit Liniendiagramm S. 234; b) Chronographen mit Punktdiagramm S. 236; c) Stückzeitschreiber S. 238; d) Punkenchronographen S. 239; e) Oszillographen S Elektronische Zeitmesser 242 a) Kondensatorladeverfahren S. 242; b) Zählröhrenverf'ahren S. 246; c) Kathodenoszillographen S Zeitwaagen 249 Literaturverzeichnis 252 Namenverzeichnis 268 Sachverzeichnis 272

198; b) Wirbelstromdrehzahlmesser S. 200; c) Impulsdrehzahlmesser S. 201; d) Lichtelektrische Drehzahlmesser S. 204; e) Kompensationsverfahren S. 205; f) Messung des Ungleichförmigkeitsgrades S. 205. 2. Drehzahldifferenz- und Schlupfmessung 206 a) Spannungsdifferenzmessung S.

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