Literatur. Springer Fachmedien Wiesbaden 2014 T. Mühl, Einführung in die elektrische Messtechnik, DOI /

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1 Literatur 1.1 Hesse, S., Schnell, G.: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Vieweg+Teubner (2012) 1.2 Profos, P.: Handbuch der industriellen Messtechnik, Oldenbourg (2008) 1.3 DIN 1319: Grundlagen der Messtechnik, Beuth Verlag 1.4 VDI/VDE 2600: Metrologie, VDI/VDE-Handbuch Messtechnik 1.5 Schrüfer, E.: Elektrische Messtechnik, Hanser (2012) 1.6 Bergmann, K.: Elektrische Messtechnik, Vieweg (1993) 1.7 Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Das Internationale Einheitensystem (SI), PTB-Mitteilungen (2007) 1.8 Kibble, B.: A Realisation of the SI Watt by the NPL Moving-coil Balance. Metrologia 27 (1990), S Josephson, B. D.: Possible New Effects in Superconductive Tunneling. Phys. Letters 1 (1962), S Fischer, B.: Eigenschaften von Atomuhren und ihre Verwendung bei der Zeitskalenherstellung, PTB-Bericht PTB-Opt-35 (1991) 1.11 Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Entwicklung und Aufgaben, PTB-Schrift (1994) 2.1 Sachs, L.: Angewandte Statistik, Springer (2012) 2.2 Bamberg, G.: Statistik, Oldenbourg (2009) 2.3 Krengel, U.: Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik, Vieweg (2005) 2.4 Bartsch, H.J.: Taschenbuch mathematischer Formeln, Hanser (2011) 2.5 Bronstein, I.N., Semendjajew, K.A.: Taschenbuch der Mathematik, Springer (2012) 2.6 DIN V ENV 13005: Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen, Beuth Verlag (1999) 3.1 IEC 359: Angaben zum Betriebsverhalten elektrischer und elektronischer Messeinrichtungen 19 [3.2] EN 50081: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Störaussendung, EN 50082: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Störfestigkeit, Beuth Verlag 3.3 Ohm, J.-R., Lüke, H.D.: Signalübertragung, Springer (2010) 3.4 Föllinger, O.: Laplace-, Fourier- und z-transformation, VDE-Verlag (2011) 3.5 Kreß, D., Kaufhold, B.: Signale und Systeme verstehen und vertiefen, Springer (2010) 3.6 Profos, P./Pfeifer, T.: Grundlagen der Messtechnik, Oldenbourg (1997) Springer Fachmedien Wiesbaden 2014 T. Mühl, Einführung in die elektrische Messtechnik, DOI /

2 292 Literatur 3.7 IEC 51-1: Direkt wirkende anzeigende, analoge elektrische Messgeräte und ihr Zubehör 4.1 Dobrinski, P., Krakau, G., Vogel, A.: Physik für Ingenieure, Vieweg+Teubner (2010) 4.2 Mertins, A.: Signaltheorie, Springer (2013) 4.3 Datenbücher: Data Acquisition der Firmen Analog Devices, Burr-Brown Corporation, Linear Technology Corporation, Maxim Integrated Products Inc., National Semiconductor Corporation, Texas Instruments Semiconductor 4.4 Dembrowski, K.: Computerschnittstellen und Bussysteme, VDE-Verlag (2013) 4.5 Klasen, F., Oestreich, V., Volz, M.: Industrielle Kommunikation mit Feldbus und Ethernet, VDE-Verlag (2010) 4.6 Schnell, G., Wiedemann, B.: Bussysteme in der Automatisierungstechnik, Springer (2012) 4.7 Jamal, R.: LabVIEW Das Grundlagenbuch, Addison-Wesley (2004) 5.1 Moeller, F., Frohne, H., Löcherer, K.H., Müller, H.: Grundlagen der Elektrotechnik, Vieweg+Teubner (2011) 5.2 Seifart, M.: Analoge Schaltungen, Verlag Technik (2003) 5.3 Tietze, U., Schenk, Ch.: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer (2012) 5.4 Horowitz, P., Hill, W.: Die hohe Schule der Elektronik 1 und 2, Elektor-Verlag (2006) 5.5 DIN 40110: Wechselstromgrößen, Beuth Verlag 5.6 Führer, A., Heidemann, K., Nerreter, W.: Grundgebiete der Elektrotechnik Band 2, Hanser (2011) 5.7 DIN VDE 0414: Messwandler, Teil 1 (Stromwandler), Teil 2 (Spannungswandler), Beuth Verlag 6.1 Hoffmann, K.: Eine Einführung in die Technik des Messens mit Dehnungsmessstreifen, Werksschrift Hottinger Baldwin Messtechnik (1987) 6.2 Giesecke, P.: Mehrkomponentenaufnehmer und andere Smart Sensors, Expert Verlag (2007) 6.3 Baumann, P.: Sensorschaltungen, Springer (2010) 6.4 Lerch, R.: Elektrische Messtechnik, Springer (2012) 6.5 Strauß, F.: Grundkurs Hochfrequenztechnik, Springer (2012) 6.6 Becker, W.-J., Bonfig, K.W., Höing, K.: Handbuch elektrische Messtechnik, Hüthig (2000) 6.7 Agilent Technologies: The Impedance Measurement Handbook, Applikationsschrift Agilent Technologies (2006) 6.8 Cooper, W.D., Helfrick, A.D.: Elektrische Messtechnik, VCH Verlag (1998) 7.1 DIN 40108: Elektrische Energietechnik, Stromsysteme, Beuth Verlag 7.2 Nelles, D., Tuttas, C.: Elektrische Energietechnik, Vieweg+Teubner (2013) 7.3 Kahmann, M., Zayer, P.: Handbuch Elektrizitätsmesstechnik, VDE-Verlag (2003) 7.4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Prüfregeln, Band 6 Elektrizitätszähler (1998, 2005) 7.5 Köhler-Schulte, Ch.: Smart Grids, VDE Verlag (2012) 7.6 EnWG Energiewirtschaftsgesetz vom 7. Juli 2005, geändert 4. Oktober 2013, (2013) 8.1 Bernstein, H.: Analoge, digitale und virtuelle Messtechnik, Oldenbourg (2013) 8.2 Beerens, A., Kerkhofs, A.: 125 Versuche mit dem Oszilloskop, VDE-Verlag (2013) 8.3 Tektronix: Das XYZ der Analog- und Digitaloszilloskope, Werksschrift Tektronix (2001)

3 Literatur Tektronix: ABC of Probes, Werksschrift Tektronix (2005) 9.1 Beuth, K.: Digitaltechnik, Vogel-Fachbuchverlag (2007) 9.2 Urbanski, K.: Digitaltechnik, Springer (2012) 9.3 Fricke, K.: Digitaltechnik, Vieweg+Teubner (2009) 9.4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Zur Zeit, PTB-Schrift (1995) 9.5 Hilberg, W.: Funkuhren, Zeitsignale, Normalfrequenzen, Verlag Sprache und Technik (1995) 10.1 Klingen, B.: Fouriertransformation für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Springer (2001) 10.2 DIN 5493: Logarithmische Größenverhältnisse, Beuth Verlag 10.3 Witte, R.A.: Spectrum and Network Measurements, Noble Publishing (2001) 10.4 Brand, H.: Spektrumanalyse, Werksschrift Acterna GmbH (Wandel&Goltermann) (1996) 10.5 Rauscher, C.: Grundlagen der Spektrumanalyse, Werksschrift Rohde&Schwarz GmbH (2004) 10.6 Brigham, E.O.: FFT-Anwendungen, Oldenbourg (2010) 10.7 Neubauer, A.: DFT Diskrete Fourier-Transformation, Springer (2012)

4 Sachverzeichnis A Aaron-Schaltung, 167, 169 Abgleichbedingung, 123 Abgleich-Widerstandsmessbrücke, 122 Abtastrate, 73 Abtasttheorem, 74 Abtastung, 73 Aliasing, 74 Ampere, 12 Amplitudengang, 44, 265 Amplitudenspektrum, 252 Analog-Digital-Umsetzer, 75 Anzeigebereich, 41 Äquivalenzzeitabtastung, 199 Arbeit, siehe Siehe Energie Auflösebandbreite, 255, 259, 261 Auflösung, 42 Ausschlag-Widerstandsmessbrücke, 125 Außenleiter, 158 Außenleiterspannung, 158 Auto-Trigger-Modus, 195 B Bandbreite, 147, 255 Bandpass, 255 Bandpass-Mittenfrequenz, 255 Begrenzerschaltungen, 87 Bemessungsbedingungen, 39 bistabile Kippstufe, siehe Siehe Flip-Flop Blindleistung, 157 Blindleistungsmessung, 163, 168, 172 Blindwiderstand, 133 Brückenschaltung, siehe Siehe Messbrücke C Cäsium-Atomuhr, 14 Crest-Faktor, 93, 103 D Dämpfungsgrad, 50 DCF 77, 13, 233 Dehnungsmessstreifen, 115, 125, 131, 152 Delon-Schaltung, 98 Deutscher Kalibrierdienst, 15 Dezibel, 253 DFT, 266 Digitalmultimeter, 110 Digitaloszilloskop, 198 Average-Modus, 204 Bilddarstellung, 201 Datenaufnahme, 204 Datenspeicherung, 204 Interpolation, 201 Peak-Detect-Modus, 204 Signalabtastung, 199 Triggerung, 200, 204 Digitalvoltmeter, 76, 86 Dioden, 87 Diskrete Fourier-Transformation, 266 DKD, 15 Dreheisenmesswerk, 67, 100 Drehmagnetmesswerk, 71 Drehspulmesswerk, 64, 102 Drehstromsystem, 158 Dreileitersystem, 159 künstlicher Sternpunkt, 160 Leistung im, 160 Vierleitersystem, 159 Drehstromzähler, 182 Dreileitersystem, 159 Messungen im, 167,

5 296 Sachverzeichnis Dreiphasensystem, siehe Siehe Drehstromsystem rechtsdrehend, 158 Dualzahl, 220 D-Flip-Flop, 226 dynamisches Verhalten, 42, 45 E Echtzeitabtastung, 199 Effektivwert, 93, 249 Effektivwertmessung, 69, 98 digitale Berechnung, 99 elektronische, 100 indirekte, 102 mit thermischen Umformern, 101 Eichen, 6 Einheiten, 7 Einheitensystem, 8 historische Entwicklung, 8 SI-Einheiten, 9 Einschwingzeit, 43 Elektrizitätszähler analogrechnerischer, 183 digitaler, 182 Induktionszähler, 180 mit Hallelement, 183 Elektrizitätszählung, 179 elektrodynamischer Leistungsmesser, 161 Blindleistungsmessung, 164 Eigenverbrauch, 161 Korrekturspule, 162 Messbereichswahl, 166 Wirkleistungsmessung, 163 elektrodynamisches Messwerk, 69, 161 Elektronenstrahloszilloskop, 189 Alternierender Modus, 196 Chopmodus, 196 Horizontalteil, 194 Sampling-Oszilloskop, 197 Speicheroszilloskop, 197 Triggerung, 194 Vertikalteil, 192 x/y-modus, 197, 207 Zeitbasisgenerator, 194 Elektronenstrahlröhre, 190 Leuchtschirm, 192 Strahlablenkung, 191 Strahlerzeugung, 190 elektrostatisches Messwerk, 71 Empfindlichkeit, 41, 46, 50 einer Messbrücke, 125 empirische Varianz, 28 Energie, 179 Energiemessung, siehe Siehe Elektrizitätszählung Energiewirtschaftsgesetz, 184 Erwartungswert, 26, 28, 31 F Fast-Fourier-Transformation, 254, 267 Cosinus-Fenster, 270 Fensterfunktion, 268, 270 Flattop-Fenster, 270 Hamming-Fenster, 270 Hanning-Fenster, 270 Leckeffekt, 269 Rechteck-Fenster, 268, 270 Fehler, 20, 57, siehe Siehe Messabweichung Fehlerfortpflanzung statistische Kombination, 32 Worst-Case-Kombination, 31 Fehlergrenze, 57, 59 Fensterfunktion, 268, 270 Fernablesung, 184 Ferraris-Zähler, 180 FFT, 254, 267 FFT-Analysator, 266, 272 Flattop-Fenster, 270 Flip-Flop, 223 asynchrones RS-Flip-Flop, 223 D-Flip-Flop, 226 JK-Flip-Flop, 225 taktgesteuertes RS-Flip-Flop, 224 T-Flip-Flop, 226 Formfaktor, 93, 102 Fortpflanzung systematischer Messabweichungen, 22 von Messunsicherheiten, 35 zufälliger Messabweichungen, 30 Fourier-Koeffizient, 248 Fourier-Reihe, 248 Fourier-Transformation, 44, 251, 266 Fourier-Transformierte, 251 Frequenzgang, 44, 265 Frequenzmessung, 235 analoge, 243 digitale, 235 direkte Zählung, 235

6 Sachverzeichnis 297 mit Oszilloskop, 206 Torzeit, 235 Umkehrverfahren, 238 Verhältniszählverfahren, 239 Frequenzmischung, 257 Frequenz-Sweep, 259 G Gatter, 223, siehe Siehe Verknüpfung Gaußsche Fehlerfortpflanzung, 32 Gaußverteilung, 26 Genauigkeit, 42, 56 Genauigkeitsklasse, 60, 72, 108 Gleichanteil, 93 Gleichrichter Einweggleichrichtung, 94 Spitzenwert-, 97 Vollweggleichrichtung, 95 Gleichrichtwert, 93 Gleichverteilung, 27 Grenzfrequenz, 49 Grundgesamtheit, 26, 28 Grundschwingung, 249 Grundschwingungsgehalt, 249 Güte, 133, 137, 138, 148, 149 H Halbbrücke, 128, 145 Halbleiterdioden, 87 Halleffekt, 177 Hallelement, 177, 183, 216 Hamming-Fenster, 270 Hanning-Fenster, 270 Hummelschaltung, 164 I Impedanzmessung, 132, Leiter-Anschluss, Spannungsmessung, Leiter-Anschluss, 140 Abgleich, 140 I-U-Verfahren, 137 Messbrücken, 142 Messung der Gleich- und Effektivwerte, 135 Probenkontaktierung, 139 Resonanzverfahren, 147 Induktionszähler, 180 Induktivitätsmessung, siehe Siehe Impedanzmessung inverse Fourier-Transformation, 251 I-U-Verfahren, 137 J JK-Flip-Flop, 225 Justieren, 5 K Kalibrieren, 5 Kalibrierkette, 16 Kapazitätsmessung, siehe Siehe Impedanzmessung Kenngrößen, 39 Kennlinie, 40 Kennlinien Darstellung von, 207 Kettenstruktur, 53 Klassenindex, 60 Klirrfaktor, 250 Kompensationsmethode, 7 Konstantstromquelle, 119 Kontaktwiderstand, 120, 121, 124, 139 Korrektion, 22 Kreuzspulmesswerk, 71 künstlicher Sternpunkt, 160 L Laplace-Transformation, 43 LCR-Messgerät, 137, 138 Leerlauf-Kurzschluss-Abgleich, 141 Leistung, 155 Leistungsfaktor, 157 Bestimmung des, 165 Leistungsmesser analogmultiplizierender, 175 digitaler, 170 elektrodynamisches Messwerk, 160 mit Hallelement, 178 mit Time-Division-Multiplikation, 176 Leistungsmessung im Drehstromsystem, 166, 172 im Gleichstromkreis, 161 im Wechselstromkreis, 162, 172 Leitungswiderstand, 120, 121, 139 Leuchtschirm, 192 M Maßeinheit, siehe Siehe SI-Einheiten Messabweichung, 4, 19, 34 Betriebsmessabweichung, 57

7 298 Sachverzeichnis dynamische, 42 Eigenabweichung, 57 Grenzwerte, 57 relative, 19 systematische, 21 zufällige, 24 Messabweichungen Reduzierung dynamischer, 55 Messbereich, 41 Messbereichsbegrenzung, 87, 90 Messbereichsendwert, 79 Messbrücke, 122 Abgleich-Widerstands-, 122 Ausschlag-Widerstands-, 125 belastete, 129 Dimensionierung, 130 Halbbrücke, 128 LC-, 142 Maxwell-Wien-Brücke, 143 Schering-Brücke, 143, 144 spannungsgespeist, 125 stromgespeist, 129 Thomson-, 124 Viertelbrücke, 127 Vollbrücke, 128 Wechselspannungs-, 142 Wechselspannungs-Ausschlag-, 145 Wheatstone-, 122 Messeinrichtung, 4 Messen, 1 Messergebnis, 4 vollständiges Messergebnis, 34 Messfehler, 20 Messgerät, 4 Messgleichrichter, siehe Siehe Gleichrichter Messgröße, 4 richtige Wert, 4 wahre Wert, 4 Messgrößenaufnehmer, 4 Messmethoden, 6 Ausschlagmethode, 6 Kompensationsmethode, 7 Messsystem 1. Ordnung, 46 Messsystem 2. Ordnung, 50 Messumformer, 76 Messunsicherheit, 5, 34 Angabe der, 35 Fortpflanzung der, 35 relative, 34 Messwandler, 103 Eigenschaften, 107 Spannungswandler, 106 Stromwandler, 106 Stromzange, 106 Übersetzungsverhältnis, 106 Messwerk Dreheisenmesswerk, 67 Drehmagnetmesswerk, 71 Drehspulmesswerk, 64 elektrodynamisches Messwerk, 69 elektrostatisches Messwerk, 71 Kreuzspulmesswerk, 71 Symbole, 72 Messwert, 4 korrigierter Messwert, 22 Mischer, 257 Mittelwert, 28, 93, 97 Mittelwertbildung, 97 monostabile Kippstufe, 226 Mono-Flop, 226 Multimeter, 109 Multiplizierer, 70, 175, 177 N Naturkonstanten, 10 Nenngebrauchsbereich, 39 Netzwerkanalysator, 264 Normale, 15 Normalfrequenzsender, 13, 233 Normalverteilung, 26 Normen, 2 O Oberschwingung, 249 Ohm, 13 ohmsche Widerstandsmessung, siehe Siehe Widerstandsmessung Oszilloskop Digital-, 198 Elektronenstrahl-, 189 Erdung, 205, 215 Messanwendungen, 205 Tastkopf, 208 P Parallelersatzschaltung, 134 Pegel, 252 db, dbm, 253

8 Sachverzeichnis 299 Leistungs-, 252 Pegeldifferenz, 253 Spannungs-, 253 Periodendauermessung, 206, 232 Phasendifferenzmessung, 137, 207 Phasengang, 44, 265 Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), 15 Posttriggerung, 201 Pretriggerung, 201 Prüfen, 5 PT1-Glied, 46 PT2-Glied, 50, 66 Q Quantisierung, 75 Quantisierungsabweichung, 75 R RC-Tiefpass, 49 Referenzbedingungen, 39 Reihenersatzschaltung, 134 Resolution Bandwidth, 255 Resonanzfrequenz, 147 RLC-Tiefpass, 53 RMS, 99, 102, 109 RS-Flip-Flop, 223 Rückführbarkeit, 16 Rückwirkung, 21 S Scheinleistung, 156 Bestimmung der, 164 komplexe, 157 Scheinwiderstand, 132 Scheitelfaktor, 93 Scheitelwert, 93 Schmitt-Trigger, 207 Schottky-Dioden, 89, 91 Schwingkreis, 147 Schwingkreisgüte, 148 Schwingungsgehalt, 249 Sensor, 4 Shunt, 81 SI-Einheiten, 9 abgeleitete Einheiten, 10 Basiseinheiten, 9 experimentelle Darstellung, 11 Genauigkeit, 14 Smart Meter, 184 Spannungsmessung, 80 Messabweichung, 81 Messbereichserweiterung, 85, 86 mit Oszilloskop, 205 Multimeter, 109 Spannungsbegrenzung, 87 Spannungswandler, 106 Spektrum, 252 Spektrumanalysator FFT-Analysator, 266 Spektrumanalyse, 247 abstimmbares Bandpassfilter, 256 Auflösebandbreite, 255, 259, 261 Bandpassempfänger, 255 Eigenrauschen, 263 FFT-Analysatoren, 272 Filterbank, 255 Frequenzmischung, 257 Mitlaufsender, 264 RBW, 255, 259 Sweep Time, 262 Überlagerungsempfänger, 256 Wobbelbetrieb, 259 Spitzenwert, 93 Spitzenwertmessung, 97 Spitze-Spitze-Wert-Messung, 98 Sprungantwort, 45 Standardabweichung, 26 statisches Verhalten, 40 Sternpunktleiter, 158 Sternspannung, 158 Stichprobe, 28 Stichprobenumfang, 28, 29 Stoßantwort, 44 Streuung, 26 Stromfühlwiderstand, 81 Strommessung, 79 Messabweichung, 80 Messbereichserweiterung, 82, 84 mit einem Shunt, 81 Multimeter, 109 Stromzange, 106 Stromtastkopf, 215, 216 Stromwandler, 106, 171 Stromzange, 106, 171, 216 symmetrische Last, 159

9 300 Sachverzeichnis T Tastkopf, 208, 210 Abgleich, 212 Differenz-, 215 FET-, 215 frequenzkompensierter, 211 passiver Spannungs-, 210 Strom-, 215, 216 Teilerverhältnis, 210 Thomson-Brücke, 124 Time-Division-Multiplikation, 176, 183 Torzeit, 235 Triggerschwelle, 194, 200 Triggerung, 194, 198, 200, 204 Posttriggerung, 201 Pretriggerung, 201 Triggermodus, 195 Triggerquelle, 195 Triggerschwelle, 194, 200 T-Flip-Flop, 226 U Überlagerungsempfänger, 256 Überlastschutz, 87 Überschreitungswahrscheinlichkeit, 29 Übersetzungsverhältnis, 106 Übertrager, 103, 104 Übertragungsfunktion, 44 Strukturen, 53 Universalzähler, 241 V Varianz, 26, 28 empirische, 28 Verhältniszählverfahren, 239 Verknüpfung, 221 Exclusiv-Oder-, 222 Nand-, 222 Nicht-, 221 Nor-, 222 Oder-, 221 Und-, 221 Verlustfaktor, 133 Verlustwinkel, 133 Verteilungsdichtefunktion, 25 Gleichverteilung, 27 Normalverteilung, 26 Verteilungsfunktion, 24 Vertrauensbereich des Erwartungswertes, 29 Vielfachinstrument, 109 Vierleitersystem, 159 Viertelbrücke, 127, 145 Vier-Draht-Widerstandsmessung, 121 Villard-Schaltung, 98 Vollbrücke, 128 Volt, 13 W Wechselanteil, 93 Wechselspannungs-Messbrücken, 142 Wheatstone-Brücke, 122 Widerstandsmessung 2-Draht-, Draht-, 121 Konstantstromspeisung, 119 Messbrücken, 122 spannungsrichtige Schaltung, 117 stromrichtige Schaltung, 116 Strom- und Spannungsmessung, 116 Vergleich mit Referenzwiderstand, 118 Wirkleistung, 156 Wirkleistungsmessung, 70, 163, 166, 172 Z Zähler, 227 asynchroner Dual-, 228 BCD-, 230 synchroner Dual-, 228 Zangenleistungsmessgerät, 171 Zeitintervallmessung, 230 Auflösung, 231 Genauigkeit, 231 Periodendauermessung, 232 Zeitkonstante, 46, 50 Zeitmessung, 206 analoge, 242 digitale, 230 Zeitsignalsender, 13, 233 Codierung, 234 Modulation, 234 Zenerdiode, 90 Zweikanaloszilloskop, 196 Zwei-Draht-Widerstandsmessung, 120, 151, , , 287