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HansHart in die MeOtechnik Mit 366 Bildern und 90 Tafeln PRO F E S S 0 R DR. – I N Q. KARL HEINZ WINTERLlNQ 6240 KtlN IQSTEIN/T5. KURMAINZER STRASSE 1P t’ELEfON a 061141.2 11 U Vieweg Prof. Dr. rer. nat. habil. Hans Hart Humboldt-Universitat zu Berlin, Sektion Elektronik Lizenzausgabe der Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1978 VEB Verlag Technik, Berlin, 1978 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1978 Gesamtherstellung: VEB Druckerei “Thomas Miintzer”, 582 Bad Langensalza ISBN 13:978-3528-04089-5 e ISBN-13:9783-32283621-2 DOl: 10.1007/978332283621-2 Vorwort Die MeBtechnik – im Labor entstanden, ge derne MeBtechnik bietet, fUr die Weiter wachsen und zu teilweise hoher Vollkom entwicklung von Wissenschaft und Technik menheit entwickelt – war zwar schon fruher effektiv nut zen will. ein unentbehrliches Hilfsmittel fUr viele Be Wenn man bedenkt, was heute noch durch reiche der Wissenschaft, galt jedoch keines falschen Einsatz von MeBmitteln direkt oder falls als ein eigenstandiges Wissensgebiet. indirekt fUr Schaden angerichtet wird, wie Erst in dem MaBe, wie sich in der Industrie unuberlegt oft teure MeBmittel angeschafft Fachleute fUr die Entwicklung, Fertigung, werden, wie viele Publikationen eine er schreckende Unkenntnis elementarster meB Bedienung und Wartung des immer umfang reicher werdenden MeBgerateparks speziali technischer Kenntnisse verraten, so wird die sierten und dam it zu MeBtechnikern wur Forderung nach einer grundlichen AIl den, stellte man (speziell bei der Beschaf gemeinbildung auf meBtechnischem Gebiet tigung mit der BetriebsmeBtechnik) fest, verstandlich. Formelzeichen.- 1. Allgemeine Grundlagen der Metechnik.- 1.1. Metechnische Grundbegriffe (Terminologie).- Begriffserklrung – Gliederung – Einordnung – Megre und Aufgabengre – Megerte und -einrichtungen – Skalen.- 1.2. Messen als Vorgang und Ttigkeit.- 1.2.1. Messen – Grundlage experimentellen Arbeitens.- Rolle der Metechnik – Rckwirkung bei Messungen – Wirkung und Wechselwirkung – Mestrategie – Metechnische Wiederholprobleme.- 1.2.2. Mefehler als entscheidendes Kriterium in der Metechnik.- Definition – Fehlerursachen – Fehlereinteilung – Prinzipielle Mebarkeitsgrenze.- 1.3. Gren und Einheiten.- 1.3.1. Grenarten. Gren. Formelzeichen.- Gre, Grenart und Dimension – Formelzeichen.- 1.3.2. Einheiten und Einheitensysteme.- SI-Basiseinheiten – Vorstze – Weitere zulssige Einheiten – Einheiten der Dimension 1 – Gleichungen – Mewertwiedergabe.- 1.4. Meeinrichtungen als Informationssysteme.- 1.4.1. Der Systembegriff und seineAnwendung auf Memittel.- Systembegriff – Information – Informationsgehalt – Mittlerer Informationsgehalt – Mewertbertragung als Informationsflu.- 1.4.2. Signale.- Signaldefinition – Gliederung – Metechnisch relevante Signale.- 1.4.3. Signalflubilder und ihre Anwendung in der Metechnik.- Elemente von Signalflubildern – Beispiele – Aufstellung von Signalflubildern – Auswertung.- 2. Statische Kenngren.- 2.1. Mebereich, Empfindlichkeitund statische Kennlinie.- Mebereich – Belastungs- und berlastungsgrenzen – Statische Kennlinie und Empfindlichkeit – Nichtlineare Kennlinie – Gesamtbertragungsfaktor – Empfindlichkeitsberechnung – Genauigkeit und Meschwelle – Empfindlichkeitserhhung – Meaufgaben-przisierung.- 2.2. Fehlerkenngren.- 2.2.1. Fehlerangaben und Fehlerbegriffe.- Absolute und relative Fehler – Fehler-arten – Systematische Fehler.- 2.2.2. Statistische Fehlerrechnung.- Verteilung zuflliger Fehler – Standardabweichung – Mittelwert und sein Fehler – Fehlerfortpflanzungsgesetz – Abweichung von Normalverteilung – Ausgleichsrechnung.- 2.2.3. Fehlerkenngren fr Meergebnisse.- Streuungsmae und Meunsicherheit.- 2.2.4. Fehlerkenngren fr Memittel.- Fehlergrenzen – Eehleranteile – Fehlergrenze und Empfindlichkeit – Auswahl geeigneter Memittel.- 2.2.5. Korrektur von Mefehlern.- Fehlerkorrekturmglichkeiten – Korrekturverfahren.- 2.2.6. Zuverlssigkeit von Memitteln.- Begriffe – Zuverlssigkeitskenngren.- 3. Dynamische Kenngren.- 3.1. Dynamisches Verhalten linearer bertragungsglieder.- Medynamik (Begriff) – Beschreibungsmethoden – Testfunktionen – Antwortfunktionen.- 3.2. Dynamische Kenngren und die Ermittlung ihrer Werte.- bersicht – Zeit- und Frequenzbereich – Zusammenschaltung von bertragungsgliedern – Arten von bertragungsgliedern – Kenngrenermittlung.- 3.3. Dynamische Fehler und Mglichkeiten zu ihrer Verkleinerung.- Begriffserklrung – Auswirkungen – Vermeidung – Korrektur – Korrekturnetzwerke – Abtastmethode.- 4. Mewertgewinnung.- 4.1. Analoge Memethoden.- Einteilung und Definitionen.- 4.1.1. Ausschlagmethode.- Energetische Wechselwirkung Megert-Meobjekt.- 4.1.2. Differenzmethode.- Unterschied zur Ausschlagmethode – Vorteile – Differentialmethode.- 4.1.3. Kompensationsmethoden.- Begriff der Kompensation – Kompensationsgren – Hilfsenergie – Vorteile – Konstante Kompensationsgre – Vollstndige und unvollstndige Kompensation.- 4.1.4. Nachfhrmethoden.- Erluterung – Vorteile – Vergleich der Memethoden.- 4.2. Systematik der Meverfahren.- Einteilungsmglichkeiten.- 4.3. Megren und Meverfahren.- 4.3.1. Messung mechanischer und thermischer Gren.- Bevorzugte Meverfahren – Pneumatische Lngenmessung – Pneumatische Dichte- und Fllstandsmessung – Mengenmessung – Messung thermischer Gren – Elektrische Verfahren fr nichtelektrische Gren – Vergleich elektrischer und pneumatischer Meverfahren – Messung mit Hilfe von Strahlung – Kernstrahlungsverfahren – Akustische Gren.- 4.3.2. Messung elektrischer Gren.- Besonderheiten – Gleich- und Wechselgren – Gerte nach der Ausschlagmethode – Meschaltungen – Strom- und Spannungsmessung (Besonderheiten) – Weitere Megren – Schwierigkeiten.- 4.3.3. Messung von Strahlungsgren.- Begriffserluterungen – Strahlungsdetektoren – Besonderheiten.- 4.3.4. Messung von Konzentrationen und Stoffeigenschaften.- Gren und Einheiten – Stoffeigenschaften (bersicht) – Besonderheiten – Meverfahren.- 4.3.5. Messung von Zhlgren.- Begriffserluterungen – Meverfahren.- 5. Memittei.- 5.1. Mefhler und Mewandler.- Mefhler – Mewerke – Konstruktionselemente – Wandler (bersicht) – Wandlerarten.- 5.2. Anzeige- und Registriergerte.- Direkte analoge Mewertanzeige – Signalbertragung und -ausgabe – Anzeigegerte – Registriergerte.- 5.3. Hilfsgerte und Zusatzeinrichtungen.- Hilfsenergie Versorgung und Installationen – Verstrker – Gleichrichter – Fernmessung – Fernmeverfahren.- 5.4. Maverkrperungen.- Normale – Maverkrperungsbeispiele.- 6. Digitale Memethoden und Mewertverarbeitung.- 6.1. Grundlagen der digitalen Metechnik.- Charakteristika – Unterschiede zur Analogtechnik – Memethoden – Kodes – Kodier verfahren – Abtastfehler – Kodesicherung.- 6.2. Di rekte digitale Mewertgewinnung.- Beispiele fr mechanische Gren – Beispiele fr elektrische Gren – Quantisierung analoger Gren – Typische Fehler.- 6.3. Gewinnung digitaler Ausgangssignale durch Analog-Digital-Umsetzung.- 6.3.1. Analog-Digital-Umsetzer.- Verwendungszwecke – Umsetzungsmethoden – AD-Umsetzer nach der Kompensationsmethode – AD-Umsetzer mit Zeit- und Frequenzmessung – Kenngren.- 6.3.2. Megerte mit AD-Umsetzern.- Digitalvoltmeter – Digitalmegerte.- 6.4. Ausgabe digitaler Signale.- Anzeigegerte – Drucker – DA-Umsetzer.- 6.5. Mewertverarbeitung.- bersicht – Mewerterfassung – Analoge Mewertverarbeitung – Digitale Mewertverarbeitungsanlagen – Regelnde Megerte.- 7. Einsatz von Memitteln.- 7.1. Labor- und Przisionsmetechnik.- bersicht – Aufgaben – Gertetechnische Anforderungen.- 7.2. Betriebs- und Fertigungsmetechnik.- Einordnung und Gliederung – Aufgaben – Besonderheiten – Spezielle Anforderungen – Gertetechnische Spe-zifika – Schutzmanahmen – BMSR-Technik.- 7.3. Prftechnik und Prftechnologie.- Aufgaben – Prfparameter – Prfverfahren – Prfpltze – Prfvorschrift.- 7.4. Metechnische Probleme auf Spezialgebieten.- Besonderheiten einzelner Gebiete.- 8. Literatur.- 9. Register.
