, Einführung in die elektrische Messtechnik

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1 Thomas Mühl, Einführung in die elektrische Messtechnik Grundlagen, Messverfahren, Geräte 3., neu bearbeitete Auflage Mit 190 Abbildungen, 12 Tabellen und 54 Beispielen sowie 15 Aufgaben mit Lösungen STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

2 Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Grundlagen Aufgaben der Messtechnik Normen und Begriffe Normen und Vorschriften Begriffsdefinitionen Messtechnische Tätigkeiten Messmethoden Einheiten und Normale Maßsysteme Das Einheitensystems! Darstellung der Einheiten Normale und Kalibrierkette 27 2 Messabweichung und Messunsicherheit Arten von Messabweichungen Systematische Messabweichungen Bekannte und unbekannte systematische Abweichungen Fortpflanzung systematischer Messabweichungen Zufällige Messabweichungen Beschreibung statistischer Größen Stichprobe einer Messgröße Fortpflanzung zufälliger Abweichungen Messunsicherheit und vollständiges Messergebnis 46 3 Eigenschaften elektrischer Messgeräte Statisches Verhalten Dynamisches Verhalten Beschreibung dynamischer Systeme Messsystem 1. Ordnung Messsystem 2. Ordnung Mehrgliedrige, lineare Systeme Angaben zur Genauigkeit elektrischer Messgeräte Fehlergrenze und Grenzwerte der Messabweichungen Angabe der Fehlergrenzen 72

3 Inhaltsverzeichnis 9 4 Elektromechanische und digitale Messgeräte Elektromechanische Messgeräte Drehspulmesswerk Dreheisenmesswerk Elektrodynamisches Messwerk Weitere elektromechanische Messwerke / Symbole für direkt wirkende, elektrische Messgeräte Digitale Messgeräte Abtastung und Quantisierung Digitalvoltmeter und allgemeines digitales Messgerät 87 5 Messung von Strom und Spannung Gleichstrom-und Gleichspannungsmessung Grundschaltungen Messbereichserweiterung Überlastschutz Wechselstrom-und Wechselspannungsmessung Beschreibung periodisch zeitabhängiger Größen Messgleichrichter ; Effektivwertmessung Messwandler 114 '.3 'Multimeter 120 t- 6 Messung von ohmschen Widerständen und Impedanzmessung Ohmsche Widerstandsmessung Strom-und Spannungsmessung Verwendung einer Konstantstromquelle Abgleich-Widerstandsmessbrücken Ausschlag-Widerstandsmessbrücken Impedanzmessung Beschreibung realer passiver Bauelemente Strom- und Spannungsmessung Messung von Strom, Spannung und Phasenwinkel Wechselspannungs-Messbrücken Resonanzverfahren Messungen an Verbrauchern im Wechselstromnetz 162

4 10 Inhaltsverzeichnis. - 7 Leistungs-und Energiemessung Leistungsbegriffe und Dreiphasensystem ' Wirk-, Blind-und Scheinleistung Symmetrisches Dreiphasensystem Elektrodynamischer Leistungsmesser Leistungsmessung im Gleichstromkreis Leistungsmessung im Wechselstromkreis Leistungsmessung im Drehstromsystem Digitale Leistungsmesser Aufbau eines digitalen Leistungsmessers Messungen in Wechselstrom-und Drehstromsystemen ' Elektronische Leistungsmesser " Analogmultipftizierende Leistungsmesser und TDM Leistungsmesser mit Hall-Sensoren Messung der elektrischen Energie Induktionszähler Elektronische Elektrizitätszähler 193 " 8 Oszilloskope Analoges Elektropenstrahloszilloskop 198 ; Elektronenstrahlröhre 199 / Baugruppen des Elektronenstrahloszilloskops Analoges Speicheroszilloskop und Sampling-Oszilloskop Digitaloszilloskop Aufbau und Funktion Spezielle Betriebsarten von Digitaloszilloskopen Messanwendungen Tastköpfe ' Passiver Spannungs-Tastkopf Weitere Tastköpfe Zeit- und Frequenzmessung Gatter, Speicher und Zähler Logische Verknüpfungen und Gatter Speicherelemente Zähler Digitale Zeitmessung Messung eines Zeitintervalls Messung der Periodendauer Der Zeitsignalsender DCF

5 Inhaltsverzeichnis Digitale Frequenzmessung Direkte Zählung, Umkehrverfahren :3 Verhältniszähl verfahren Universalzähler Analoge Zeit- und Frequenzmessung Spektrumahalyse Grundlagen der Spektrümanalyse Fourier-Reihe Fourier-Transformation Darstellung des Spektrums Selektive Signalmessung Festfrequenz-Analysatoren Analysatoren mit abstimmbaren Filtern Eigenschaften von Spektrumanalysatoren Netzwerkanalyse FFT-Analysatoren 280 Literaturverzeichnis 290 Lösungen zu den Aufgaben 294 Sachwortverzeichnis 306