Inhaltsverzeichnis. Inhalt. 1 Einleitung



Ähnliche Dokumente
, Einführung in die elektrische Messtechnik

Elektronische Meßtechnik

Elektrische Meßtechnik

Elektronische Meßtechnik

Häufig verwendete. Formelzeichen Grundlagen und Grundbegriffe 17

Grundlagen der elektrischen Meßtechnik

Elektrische und elektronische Messtechnik

Elektrotechnische/Elektronische Grundlagen. Lehrpläne. Grundlagen Elektrotechnik

Simulationsverfahren in der Elektrotechnik

Angewandte Elektrische Meßtechnik

Einführung in die elektrische Messtechnik

V8 : Messen elektrischer Größen

Einführung in die elektrische Messtechnik

Lehrplan. Messtechnik. Fachschule für Technik. Fachrichtung Elektrotechnik. Fachrichtungsbezogener Lernbereich

Inhaltsverzeichnis. Inhalt. Vorwort Einführung in die Messtechnik

Inhaltsverzeichnis XIII

1 Grundlagen des elektrischen Messens mechanischer Größen... 1

Vorlesung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Viehmann

Inhaltsverzeichnis. Elmar Schrüfer, Leonhard M. Reindl, Bernhard Zagar. Elektrische Messtechnik. Messung elektrischer und nichtelektrischer Größen

Klasse : Name : Datum :

Wechselstromwiderstände

Inhaltsverzeichnis. 1. Einleitung

Laborübung Elektrotechnische Grundlagen der Informatik. Einführung Messtechnik und Labor

Wechselstromwiderstände - Formeln

Seite 2 E 1. sin t, 2 T. Abb. 1 U R U L. 1 C P Idt 1C # I 0 cos t X C I 0 cos t (1) cos t X L

4 Kondensatoren und Widerstände

Sensortechnik/Applikation

1. Versuchsziel und Ausrüstung

UET-Labor Analogoszilloskop

HF-Messungen für den Funkamateur

Lehrplan. Elektrotechnik. Höhere Berufsfachschule für Automatisierungstechnik. Ministerium für Bildung

Elektrische Messtechnik, Labor

1 Allgemeine Angaben. 2 Vorbereitungen. Gruppen Nr.: Name: Datum der Messungen: 1.1 Dokumentation

Elektrische Messtechnik

Fachbereich IuE Labor für Grundlagen der Elektrotechnik

Das Oszilloskop. Tina Gruhl Projektlabor SS 2009

Messinstrumente für Strom und Spannung

9. Messung von elektrischen Impedanzen

Versuch 3. Frequenzgang eines Verstärkers

Enseignement secondaire technique. ELETE Électrotechnique

Versuch 6 Oszilloskop und Funktionsgenerator Seite 1. û heißt Scheitelwert oder Amplitude, w = 2pf heißt Kreisfrequenz und hat die Einheit 1/s.

1. Frequenzverhalten einfacher RC- und RL-Schaltungen

Übung 3: Oszilloskop

Praktikum: Schaltungstechnik II Vorlesung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Viehmann

Skriptum zur Vorlesung. Messtechnik , 2 VO. Oktober 2012

Bauelemente und Grundschaltungen Vorlesung: Prof. Dr.-Ing. Matthias Viehmann

Messtechnik, Sensorik und Aktorik

Aufgabenstellung für den 1. Laborbeleg im Fach Messtechnik: Oszilloskopmesstechnik

Die in Versuch 7 benutzte Messschaltung wird entsprechend der Anleitung am Arbeitsplatz erweitert.

Messung elektrischer Größen Bestimmung von ohmschen Widerständen

DIE TECHNIK ELEKTRISCHER MESSGERÄTE

Elektrotechnisches Praktikum II

Versuch 5.1 B Operationsverstärkerschaltungen und Computersimulation elektronischer Schaltungen

Messung elektrischer Größen bei verschiedenen Spannungsformen

Erfolgreiche Fehlersuche in elektronischen Schaltungen

PW11 Wechselstrom II. Oszilloskop Einführende Messungen, Wechselstromwiderstände, Tiefpasse (Hochpass) 17. Januar 2007

zusätzlich für Klasse A Klassen A + E

Praktikum Grundlagen der Elektrotechnik 2 (GET2) Versuch 2

ELEKTRISCHE MESSUNG NICHTELEKTRISCHER GRÖSSEN

Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik Teil 3

Protokoll zum Einführungsversuch

Elektromagnetische Verträglichkeit Versuch 1

1. Oszilloskop. Das Oszilloskop besitzt zwei Betriebsarten: Schaltsymbol Oszilloskop

Elektrotechnik 2. Semester

Elektrizitätslehre. Bestimmung des Wechselstromwiderstandes in Stromkreisen mit Spulen und ohmschen Widerständen. LD Handblätter Physik P3.6.3.

Copyright by EPV. Inhaltsverzeichnis. Allgemeine Lehrgangsinformationen

E6 WECHSELSPANNUNGSMESSUNGEN

Wechselstromwiderstände und Reihenresonanz

für Praktiker Dipl.-Ing. Dietmar Benda Dipl.-Ing. Klaus Lipinski 5., erweiterte Auflage vde-verlag gmbh Berlin Ofenbach

Die vorliegenden Unterlagen wurden im Rahmen des

Inhaltsverzeichnis. Teil I. Grundlagen

Laborversuch II Messungen zur Blindleistungskompensation

Aufgabensammlung Elektrotechnik 1

Elektrischer Strom. Strommessung

1 Wechselstromwiderstände

Experiment 4.1: Übertragungsfunktion eines Bandpasses

INHALTSVERZEICHNIS Reihenschaltungen... 66

Klausur , Grundlagen der Elektrotechnik I (BSc. MB, SB, VT, EUT, BVT, LUM) Seite 1 von 6. Antwort (ankreuzen) (nur eine Antwort richtig)

Sebastian Rattey MSR1 Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik

UniTrain. UniTrain-Kurse. UniTrain-Kurse. Lucas Nülle GmbH Seite 1/10

Fachhochschule Bielefeld Fachbereich Elektrotechnik. Versuchsbericht für das elektronische Praktikum. Praktikum Nr. 2. Thema: Widerstände und Dioden

Technische Informatik Basispraktikum Sommersemester 2001

WB Wechselstrombrücke

Versuch 7 Komplexe Übertragungsfunktion eines RC-Gliedes mittels Digital-Oszilloskop (Direct I/O)

E 1 - Grundversuche Elektrizitätslehre

Grundlagen der elektrischen Messtechnik. Testat:...

Inhaltsverzeichnis. Liste der verwendeten Symbole... 1

E-Labor im WS / SS. Versuch Nr. 11 Netze an Sinusspannung konstanter Frequenz. Fakultät II Abteilung Maschinenbau. Gruppe:

Fachhochschule Köln Cologne University of Applied Sciences Campus Gummersbach. Dipl.-Ing. (FH), B.Eng. Aline Kamp

NANO III. Messen Steuern Regeln (MSR) Thema: MSR hat viel mit analoger und digitaler Elektronik sowie Signalverarbeitung zu tun.

R-C-Kreise. durchgeführt am von Matthias Dräger und Alexander Narweleit

125 Versuche mit dem Oszilloskop

Fachhochschule Kiel Fachbereich Informatik und Elektrotechnik Labor für Grundlagen der Elektrotechnik

Oszillographenmessungen im Wechselstromkreis

Inhaltsverzeichnis Formelzeichenverzeichnis 1 Einführung 1

Praktikum Elektronik Versuch: Oszilloskop, Einführung in die Meßpraxis

POGGENDORFSCHE KOMPENSATIONSMETHODE

Grundlagenpraktikum Elektrotechnik Teil 1 Versuch 4: Reihenschwingkreis

RFH Rheinische Fachhochschule Köln

Gleichstrom/Wechselstrom

Transkript:

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Aufgaben und Anwendungsbeispiele der Messtechnik... 14 1.1.1 Allgemeine Aufgaben der Messtechnik... 14 1.1.2 Anwendungsbereiche der Messtechnik... 15 1.2 Allgemeine messtechnische Bereiche... 16 1.2.1 Allgemeine Definitionen der Messtechnik... 17 1.2.2 Grundlegende messtechnische Aufgaben... 18 1.2.3 Grundlegende messtechnische Begriffe... 19 1.3 Lernzielfragen... 20 2 Messtechnische Einheiten 2.1 Historische Entwicklungen der Einheiten... 22 2.2 Die SI-Basis-Einheiten... 23 2.3 Abgeleitete Einheiten... 25 2.4 Darstellung und praktische Realisierung der Einheiten... 28 2.5 Rückführbarkeit von Einheiten und Messgrößen... 33 2.6 Lernzielfragen und Aufgaben... 34 3 Messabweichungen und Fehlerbetrachtungen 3.1 Vorbetrachtungen... 35 3.2 Systematische Abweichungen... 37 3.3 Zufällige Abweichungen... 38 3.3.1 Erwartungswert, Varianz und Standardabweichung... 38 3.3.2 Verteilungsarten... 39 3.4 Stichproben in der Messtechnik und Vertrauensbereich... 41 3.5 Angabe eines vollständigen Messergebnisses... 44 3.6 Ausgleichsrechnung und Regression... 46 3.7 Genauigkeiten elektrischer Messgeräte... 48 3.8 Lernzielfragen und Aufgaben... 49

4 Elektrische Messtechnik 4 Allgemeine Messprinzipien und ihre Anwendung 4.1 Vorbetrachtungen... 51 4.2 Elektromechanische Messgeräte... 51 4.2.1 Drehspulmessinstrument... 52 4.2.2 Dreheiseninstrument... 56 4.2.3 Elektrodynamisches Messwerk... 58 4.2.4 Weitere elektromechanische Messwerke... 60 4.3 Kennzeichnung von Messgeräten... 64 4.4 Messungen im Gleichstromkreis... 65 4.4.1 Strommessung... 66 4.4.2 Spannungsmessung... 67 4.4.3 Messbereichserweiterung... 68 4.4.4 Überlastungsschutz... 74 4.4.5 Widerstandsmessung... 75 4.4.5.1 Vergleich mit einem Referenzwiderstand... 77 4.4.5.2 Verwendung einer Konstantstromquelle... 78 4.4.5.3 Brückenschaltungen... 79 4.5 Messungen im Wechselstromkreis... 82 4.5.1 Definition von Größen im Wechselstromkreis... 82 4.5.2 Gleichrichterschaltungen... 84 4.5.4 Messwandler... 90 4.5.5 Multimeter... 92 4.6 Messungen von Blind- und Scheinwiderständen Impedanzmessung... 94 4.6.1 Impedanzmessung mit Gleich- und Effektivwert... 95 4.6.2 Impedanzmessung nach dem I-U-Verfahren... 96 4.6.3 Wechselspannungsmessbrücken... 97 4.6.3.1 Kapazitätsmessbrücke nach Wien... 99 4.6.3.2 Induktivitätsmessbrücke nach Maxwell... 100 4.6.3.3 Induktivitätsmessbrücke nach Wien-Maxwell... 102 4.6.3.4 Impedanzmessung nach dem Resonanzverfahren... 103 4.7 Messung der elektrischen Leistung... 104 4.7.1 Leistungsmessung im Gleichstromkreis... 104 4.7.2 Leistungsmessung im Wechselstromkreis... 105 4.7.2.1 Leistungsmessung mit dem elektrodynamischen Messwerk... 106 4.7.2.2 Leistungsmessung mit Hall-Sensoren... 107

5 4.8 Messung der elektrischen Energie... 108 4.9 Zusammenfassung... 110 4.10 Lernzielfragen und Aufgaben... 110 5 Messung nicht-elektrischer Größen 5.1 Vorbetrachtungen... 112 5.2 Messungen geometrischer Größen... 113 5.2.1 Kapazitive Sensoren... 115 5.2.2 Echomethode und Triangulation... 117 5.2.3 Interferometer-Verfahren... 118 5.2.4 Inkremental-Maßstäbe... 118 5.2.5 Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmessung... 120 5.3 Dynamometrische Sensoren... 121 5.3.1 Drucksensoren... 123 5.3.2 Dehnungsmessstreifen (DMS)... 126 5.4 Temperatursensoren... 128 5.4.1 Thermoelemente... 129 5.4.2 Widerstandsthermometer... 130 5.5 Optische Sensoren... 133 5.6 Chemische Sensoren... 136 5.7 Zusammenfassung... 137 5.8 Lernzielfragen und Aufgaben... 138 6 Messung nachrichtentechnischer Größen 6.1 Vorbetrachtungen... 139 6.2 Analoges Oszilloskop Aufbau und Baugruppen... 140 6.2.1 Aufgabe des Vertikalteils... 144 6.2.2 Aufgabe der horizontalen Ablenkung... 144 6.2.3 Aufgabe der Triggerung... 145 6.2.4 Darstellung mehrerer Kanäle... 148 6.3 Sampling-Oszilloskope... 150 6.4 Digitale Speicheroszilloskope... 151 6.5 Messanwendungen mit dem Oszilloskop... 156 6.5.1 Spannungsmessung... 158 6.5.2 Zeit- und Frequenzmessung... 159 6.5.3 Messung der Phasendifferenz... 160

6 Elektrische Messtechnik 6.5.4 Darstellung von Kennlinien... 161 6.5.5 Tastköpfe für Oszilloskope... 161 6.6 Direkte Messungen von Zeit, Periodendauer, Frequenz und Phase... 167 6.6.1 Messung eines Zeitintervalls... 167 6.6.2 Messung der Periodendauer... 169 6.6.3 Frequenzmessung mit direkter Zählung... 170 6.6.4 Messung der Phasendifferenz... 172 6.7 Spektralanalyse... 179 6.7.1 Spektrale Darstellungen... 181 6.7.2 Systemtechnik der spektralen Analyse... 182 6.7.3 Eigenschaften von Analysatoren... 187 6.8 Zusammenfassung... 188 6.9 Lernzielfragen und Aufgaben... 189 7 Messverstärkung und digitale Messverfahren 7.1 Vorbetrachtungen... 192 7.2 Grundlagen der Operationsverstärkertechnik... 192 7.3 Grundschaltungen des Operationsverstärkers... 194 7.3.1 Invertierender Verstärker... 194 7.3.2 Nicht-invertierender Verstärker... 196 7.4 Anwendungsschaltungen mit Operationsverstärkern... 197 7.4.1 Impedanzwandler... 197 7.4.2 Invertierender Addierer... 198 7.4.3 Differenzverstärker... 200 7.4.5 Komparator... 205 7.4.6 Schutzbeschaltung... 206 7.4.7. Integratorschaltung... 207 7.4.8 Weitere Beschaltungen von OpAmps... 208 7.5 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzung... 208 7.5.1 Grundlagen der Umsetzung... 208 7.5.2 Technische Realisierung von A/D- und D/A-Umsetzern... 214 7.6 Digitale Messsysteme... 218 7.7 Zusammenfassung... 220 7.8 Lernzielfragen und Aufgaben... 221

7 Anhang A: Informationen zum begleitenden Praktikum A 1 Gleichstrommessungen A 1.1 Versuchsziele... 223 A 1.2 Einleitung... 223 A 1.3 Bestimmung von Widerständen durch Spannungsund Strommessung... 224 A 1.3.1 Stromfehlermethode... 226 A 1.3.2 Spannungsfehlermethode... 226 A 1.4 Bestimmung von Widerständen mit einer Messbrücke... 226 A 1.5 Quellen zur Versorgung... 228 A 1.5.1 Spannungsquellen... 228 A 1.5.2 Stromquellen... 229 A 1.6 Ersatzschaltungen... 230 A 1.7 Versuchsdurchführung... 231 A 1.7.1 Widerstandsbestimmung nach der Stromfehlermethode... 232 A 1.7.2 Widerstandsbestimmung nach der Spannungsfehlermethode... 233 A 1.7.3 Widerstandsbestimmung mit der Wheatstone-Brücke... 234 A 1.7.4 Spannungsquelle... 235 A 2 Wechselstrommessungen A 2.1 Versuchsziele... 237 A 2.2 Einleitung... 237 A 2.3 Sinusförmige Wechselspannungen... 238 A 2.3.1 Wechselspannungen... 238 A 2.3.2 Frequenz einer Wechselgröße... 239 A 2.4 Nicht-sinusförmige Spannungen... 241 A 2.5 Messgeräte für die Messung von Wechselspannungen... 243 A 2.5.1 Zeigerinstrumente und Digitalmultimeter (DMM)... 243 A 2.5.2 Elektronenstrahl-Oszilloskop... 245 A 2.5.3 Digitaloszilloskop... 248 A 2.6 Versuchsdurchführung... 248 A 2.6.1 Messung von Effektiv-, Spitzen-, und Spitze-Spitze-Wert... 249 A 2.6.2 Messung der Phasenverschiebung mit dem Oszilloskop... 250

8 Elektrische Messtechnik A 3 Fouriersynthese und Klirranalyse A 3.1 Versuchsziele... 253 A 3.2 Einleitung... 253 A 3.3 Spektrumsanalysator... 255 A 3.4 Klirrfaktormessung... 257 A 3.5 Fourier-Koeffizienten... 258 A 3.6.1 Beschreibung des Fourier-Synthesegenerators... 259 A 3.6.2 Fourier-Synthese und Klirranalyse mit Klirranalysator... 259 A 3.6.3 Klirrfaktorbestimmung mit dem Funktionsgenerator... 261 A 4 RLC-Schaltungen A 4.1 Versuchsziele... 263 A 4.2 Einleitung... 263 A 4.3 RLC-Reihenschaltung... 263 A 4.4 RLC-Parallelschaltung... 267 A 4.5 Güte und Bandbreite von RLC-Schaltungen... 271 A 4.6 Versuchsdurchführung... 272 A 4.6.1 Vorbemerkung... 273 A 4.6.2 RLC-Reihenschaltung... 273 A 4.6.3 RLC-Parallelschaltung... 278 A 5 Vierpole A 5.1 Versuchsziele... 282 A 5.2 Einleitung... 282 A 5.3 Bestimmung der A-Parameter... 283 A 5.4 Bestimmung von Ersatzschaltungen... 284 A 5.5 Kettenschaltung von Vierpolen... 285 A 5.6 Versuchsdurchführung... 286 A 5.6.1 Bestimmung der A-Parameter des Netzwerkes nach Abb. A5.8... 288 A 5.6.2 Ermittlung der T- und π-ersatzschaltung... 290 A 5.6.3 Messung von Kettenschaltung... 291

9 A 6 Selektive Filter A 6.1 Versuchsziele... 294 A 6.2 Einführung... 294 A 6.2.1 Amplituden- und Phasenfrequenzgang... 294 A 6.2.2 Gruppenlaufzeit... 300 A 6.3 Versuchsbeschreibung... 301 A 6.4 Versuchsdurchführung... 302 A 6.4.1 Bestimmung der Harmonischen... 304 A 6.4.2 Bestimmung der Übertragungsfunktionen verschiedener Filter... 305 A 6.4.3 Ermittlung der Übertragungsfunktion des Doppel-T-Gliedes mittels Swept Sinus... 305 A 6.5 Grundlegende Hinweise zur digitalen Spektralanalyse... 307 A 7 Messung magnetischer Feldgrößen A 7.1 Versuchsziele... 320 A 7.2 Einführung... 320 A 7.3 Induktionsgesetz... 322 A 7.4 Bestimmung des magnetischen Flusses... 322 A 7.4.1 Induktion... 322 A 7.4.2 Hallgenerator... 323 A 7.5.1 Vorbemerkung zur Messung von Wechselflüssen... 326 A 7.5.2 Vorbemerkung zur Messung von Gleichflüssen... 327 A 7.5.3 Vorbemerkung zur magnetischen Streuung... 328 A 7.5.4 Messung von Wechselflüssen... 329 A 7.5.5 Messung von Gleichflüssen... 331 A 8 Messung elektrischer Feldgrößen A 8.1 Versuchsziele... 333 A 8.2 Einführung... 333 A 8.3 Messtechnische Bestimmung des elektrischen Feldverlaufs... 336 A 8.4 Beschreibung des Versuchsaufbaus... 337 A 8.5 Versuchsdurchführung... 339

10 Elektrische Messtechnik A 9 Ausgleichsvorgänge in elektrischen Schaltungen A 9.1 Versuchsziele... 340 A 9.2 Einführung... 340 A 9.3 Ausgleichsvorgänge bei RC-Schaltungen... 340 A 9.4 Ausgleichsvorgänge bei RL-Schaltungen... 342 A 9.5 RLC-Schaltungen... 345 A 9.6 Versuchsdurchführung... 349 A 9.6.1 Messung der RC-Reihenschaltung... 352 A 9.6.2 Messung der RC Parallelschaltung... 353 A 9.6.3 Messung eines RC-Bandpasses... 354 A 9.6.4 Messung einer RLC-Schaltung... 356 A 9.6.5 Messung einer RL-Schaltung... 357 A 9.6.6 Messung an einem Parallelschwingkreises... 359 A 10 Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzung von Signalen A 10.1 Versuchsziele... 361 A 10.2 Einleitung... 362 A 10.2.1 Analog-Digital-Umsetzung... 362 A 10.2.2 Digital-Analog-Umsetzung... 364 A 10.3 Weitere grundlegende Betrachtungen... 367 A 10.3.1 Festlegung der Abtastfrequenz... 368 A 10.3.2 Wertebereich und Quantisierungstiefe bzw. Quantisierungsstufenzahl... 371 A 10.4 A/D-Umsetzungsverfahren... 373 A 10.4.1 Dual-Slope-Verfahren... 373 A 10.4.2 Rampenverfahren... 376 A 10.4.3 A/D-Umsetzung mittels Treppenspannung... 377 A 10.4.4 A/D-Umsetzung nach dem Approximationsverfahren... 380 A 10.4.5 A/D-Umsetzung dem Flash-Verfahren... 382 A 10.5 Versuchsbeschreibung... 383 A 10.6 Versuchsdurchführung... 385 A 10.6.1 Untersuchung des Dual-Slope-Verfahres... 386 A 10.6.2 Untersuchung des Rampenverfahrens... 388 A 10.6.3 Untersuchung des Treppenspannungsverfahrens... 390 A 10.6.4 Untersuchung des Approximationsverfahrens... 392

11 Anhang B: Lösungshinweise zu den Übungsaufgaben Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 1:... 394 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 2:... 395 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 3:... 395 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 4:... 397 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 5:... 398 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 6... 399 Lösungen zu den Lernzielfragen Kapitel 7... 402 Beispielausarbeitung zu Versuch 4 (Resonanzkreise)... 403 Anhang C: Literaturhinweise