Inhaltsverzeichnis - VBM
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Inhaltsverzeichnis Vorwort. 1 Grundbegriffe der Meßtechnik 1.1 Größen, Einheiten, Normalien 1.1.1 Größen und Einheiten 1.1.2 Internationales Einheitensystem (SI) 1.1.3 Normalien 1.2 Meßfehler 1.2.1 Fehlerarten und Fehlerangabe 1.2.2 Rechnen mit systematischen Fehlern 1.2.2.1 Fehlerfortpflanzung bei der Addition und Subtraktion von Meßwerten 1.2.2.2 Fehlerfortpflanzung bei der Multiplikation von Meßwerten 1.2.2.3 Fehlerfortpflanzung bei der Division von Meßwerten 1.2.3 Rechnen mit zufälligen Fehlern 1.2.3.1 Normalverteilung 1.2.3.2 Auswertung einer Meßreihe 1.2.3.3 Fehlerfortpflanzung von zufälligen Fehlern 1.2.4 Fehlerangaben bei Meßgeräten 1.2.4.1 Garantiefehlergrenzen und Fehlerfortpflanzung 1.2.4.2 Klasseneinteilung nach VDE 0410 5 13 13 13 15 16 19 20 21 22 23 25 26 26 30 31 32 32 34 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.2.1 2.1.2.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.2 Kenngrößen von Strom und Spannung Mittelwerte periodischer Spannungen und Ströme Linearer Mittelwert Quadratischer Mittelwert Effektivwert der Leistung Effektivwert von Spannung und Stromstärke Gleichrichtwert Besondere Kenngrößen der Mittelwerte Kenngrößen nichtsinusförmiger periodischer Spannungen und Ströme Amplitudenspektrum-Frequenz Sinusverwandte Spannungen Pulsspannungen Klirrfaktor 35 37 38 40 42 42 45 47 50 50 52 55 57 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 Meßprinzipien elektrischer Zeigerinstrumente Das Meßwerk als Meßumformer Abbildungsmaßstab Drehmomentwaage Wirbelstrombremse Dämpfung von Meßwerken Dämpfungsmaßnahmen 59 59 59 61 62 63 65 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.2.1 3.4.2.2 3.4.2.3 3.4.2.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.11.1 3.11.2 3.12 3.13 3.13.1 3.13.2 3.14 Lagerung Spitzen- und Zapfenlager Spannband- und Tragbandlager Drehspulmeßwerk Drehspulprinzip Bauformen des Drehspulmeßwerks Außenmagnetmeßwerk Kernmagnetmeßwerk Temperaturkompensation Dämpfung Kreuzspulmeßwerk Drehmagnetmeßwerk Elektrodynamisches Meßwerk Dreheisenmeßwerk Elektrostatisches Meßwerk Thermische Meßwerke Induktionsmeßwerk Wirkungsprinzip Anwendung des Scheibeninduktionsmeßwerks Vibrationsmeßwerke Registrierende Meßgeräte Meßwerkschreiber Spezielle Registriergeräte Meßwerksymbole und Zeichen 66 66 67 69 69 72 72 72 73 75 75 79 80 84 87 90 92 92 95 98 98 99 102 103 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.5 4.5.1 4.5.2 Meßprinzip des Oszilloskops Aufbau und Wirkungsweise der Oszilloskopröhre Baugruppen und Kennwerte y-Kanal z-Eingang Gesteuerte Zeitablenkung x-Eingang Verzögerte Zeitbasis 2-Kanal-Oszilloskop y-Kanäle 2-Kanal-Betrieb x-y-Betrieb Tastköpfe Tastleiter Tastteiler Tastrichter Messungen mit dem Oszilloskop Messung von Gleich-, Wechsel- und Mischspannungen Frequenzmessung 107 107 113 115 118 118 123 124 126 126 126 129 129 129 130 131 132 132 134 4.5.3 4.5.4 4.5.5 Messung der Phasenverschiebung Kennlinienaufnahme einer Z-Diode Darstellung der Hysteresekurve eines Eisenkerns 137 140 140 5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.1.1 5.2.1.2 5.2.2 5.2.2.1 5.2.2.2 5.2.3 5.2.3.1 5.2.3.2 5.2.3.3 5.2.4 5.2.4.1 5.2.5 5.3 5.3.1 5.3.1.1 5.3.1.2 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.5 5.5.1 5.5.2 5.6 5.6.1 5.6.1.1 5.6.1.2 5.6.1.3 5.6.2 5.6.2.1 5.6.2.2 5.6.2.3 5.7 Meßverfahren zur Messung elektrischer Größen Meßgenauigkeit Spannungs- und Strommessung mit dem Drehspulmeßwerk Gleichspannungsmessung Meßbereichserweiterung Spannungsmessung und systematischer Fehler Gleichstrommessung Meßbereichserweiterung Strommessung und systematischer Fehler Wechselspannungsmessung Drehspulmeßwerk mit Mittelwertgleichrichter Drehspulmeßwerk mit stromgespeistem Mittelwertgleichrichter Drehspulmeßwerk mit Spitzenwertgleichrichter Wechselstrommessung Meßbereichserweiterung Schaltung eines Vielfachmeßgeräts zur Spannungs- und Strommessung Messung des Effektivwertes von Strom und Spannung Messung mit dem Dreheisenmeßwerk Strommessung Spannungsmessung Messung mit Thermoumformer und Drehspulmeßwerk Spannungskomparator Effektivwertmessung mit Hilfe eines Analogrechners Kompensationsverfahren zur Spannungs- und Strommessung Gleichspannungskompensatoren Gleichstromkompensatoren Selbstabgleichende Kompensatoren U-f-und U-t-Umformer U-f-Umformer U-t-Impulsbreitenumformer Leistungsmessung Das elektrodynamische Meßwerk als Leistungsmesser Gleichstromkreis Wechselstromkreis Leistung im Drehstromnetz Leistungsmessung mit Multiplizierschaltungen Leistungsmessung mit integrierten Bausteinen Hall-Multiplizierer Time-Division-Multiplizierer zur Leistungsmessung Messung von ohmschen Widerständen 143 143 143 143 145 147 148 148 151 152 152 154 157 158 158 159 160 160 160 161 162 163 164 165 165 170 170 172 173 176 181 181 181 183 186 193 193 195 197 198 5.7.1 5.7.1.1 5.7.1.2 5.7.2 5.7.2.1 5.7.2.2 5.7.3 5.7.3.1 5.7.3.2 5.7.3.3 5.7.3.4 5.7.4 5.7.4.1 5.7.4.2 5.7.4.3 5.7.5 5.7.5.1 5.7.5.2 5.7.5.3 5.7.6 5.7.6.1 5.7.6.2 5.8 5.8.1 5.8.2 5.8.2.1 5.8.2.2 5.8.2.3 5.8.2.4 5.8.3 5.8.4 5.8.4.1 5.8.4.2 5.8.5 5.8.5.1 5.8.5.2 5.8.5.3 5.8.5.4 5.8.5.5 5.8.6 5.8.6.1 5.8.7 5.9 Strom-Spannungs-Messung Spannungsfehlerschaltung Stromfehlerschaltung Spannungs- und Stromvergleich Spannungsvergleich Stromvergleich Brückenschaltung nach dem Abgleichverfahren Schleifdrahtbrücke Wheatstonesche Brücke für Präzisionsmessungen Thomson-Meßbrücke Fehlerbetrachtung zur Abgleichbrücke Ausschlagbrückenschaltung Brückenspannung im unbelasteten Zustand Brückenspannung im belasteten Zustand Linearisierung der Ausschlagbrücke Direktanzeigende Widerstandsmesser Widerstandsmesser mit Kreuzspulinstrument Widerstandsmesser mit Drehspulinstrument Widerstandsmesser mit Stromquelle R-T-Umformer R-T-Umformer mit Integrator R-T-Umformer mit astabilem Multivibrator Messung von Spulen und Kondensatoren Ersatzschaltungen von Spulen und Kondensatoren Blindwiderstandsbestimmung durch Strom-, Spannungs- und Leistungsmessungen Strom- und Spannungs-Messung Strom- und Spannungsvergleich bei Kondensatoren 3-Spannungsmesser-Methode Leistungsmessung Messen mit dem phasenselektiven Gleichrichter Resonanzverfahren L- und C-Messung mit Parallelschwingkreis Methode der abklingenden Schwingung L-C-Meßbrücken Allgemeine Abgleichbedingungen Kapazitätsmeßbrücke nach WIEN (CCRK) Schering-Meßbrücke (CRCC) Maxwell-Wien-Brückenschaltung (LRRC) Halbautomatische Wechselstrombrücke Messungen mit dem Differentialübertrager Wayne-Kerr-Meßbrücke C-T-Umformer Frequenz- und Zeitmessung 199 199 202 203 204 205 206 208 209 211 212 213 214 218 220 224 224 226 227 228 229 232 233 233 237 237 238 240 242 243 245 245 248 251 251 253 256 258 259 261 263 264 265 5.9.1 5.9.2 5.9.2.1 5.9.2.2 5.10 5.10.1 5.10.2 Frequenzmessung mit der Wien-Robinson-Meßbrücke Frequenz- und Zeitintervallzähler Frequenzzähler Periodendauer- und Impulsbreitenmessung Phasenwinkelmessung M-t-Umformer Phasenselektiver Gleichrichter 266 268 269 272 274 275 277 6 6.1 6.1.1 6.1.1.1 6.1.1.2 6.1.2 6.1.2.1 6.1.2.2 6.2 6.2.1 6.2.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.4.1 6.4.2 6.5 6.5.1 6.5.2 Elektrische Messung nichtelektrischer Größen Längenmessung Analoge Längenmessung Messung großer Längen Messung kleiner Längen Digitale Längenmessung Codier-Lineal Inkrementale Längenmessung Winkelmessung Analoge Winkelmessung Digitale Winkelmessung Messung der Dehnung Dehnungsmeßstreifen Meßschaltungen für Dehnungsmeßstreifen Kraftmessung Kraftmessung mit dem Piezo-Kristall Kraftmessung mit Dehnungsmeßstreifen Temperaturmessung Widerstandsthermometer Temperaturmessung mit Thermoelementen 281 284 285 285 287 290 291 294 297 297 299 300 302 304 307 308 311 312 312 316 7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.4.1 7.1.4.2 7.1.5 7.1.5.1 7.1.5.2 7.1.5.3 7.1.5.4 7.2 7.2.1 7.2.1.1 Elektronische Meßgeräte Meßverstärker Aufgaben und Eigenschaften Grundformen Direktgekoppelte Instrumentierungsverstärker Trägerfrequenzverstärker Chopperverstärker Modulationsverstärker Rechnende Verstärker Addier- und Subtrahierverstärker Betragbildung Mittelwertbildung Multiplizier- und Dividierverstärker D/A- und A/D-Umsetzer Digital-Analog-Umsetzer (DAU) Kenngrößen 323 323 323 325 328 330 331 337 339 339 340 342 345 352 354 354 7.2.1.2 7.2.1.3 7.2.1.4 7.2.1.5 7.2.2 7.2.2.1 7.2.2.2 7.2.2.3 7.2.2.4 7.3 7.3.1 7.3.2 7.4 7.4.1 7.4.2 7.4.2.1 7.4.2.2 7.4.2.3 7.4.2.4 7.4.3 7.4.4 7.4.4.1 7.4.4.2 7.4.5 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.2.1 7.5.2.2 7.5.2.3 7.5.2.4 7.5.3 7.5.3.1 7.5.3.2 7.5.3.3 7.5.3.4 Codierung für Unipolar- und Bipolarbetrieb Fehlergrößen Schaltungsprinzipien Steuerung mit einem Mikroprozessor Analog-Digital-Umsetzer Kenngrößen Momentanwertumsetzer Integrierende Umsetzer Steuerung mit einem Mikroprozessor Digitalmultimeter (DMM) Aufbau und Baugruppen Systemmeßgeräte Spezialoszilloskope Kennlinienschreiber Samplingoszilloskop Sequentielles Samplingverfahren Zeitablenkfaktor x-Schreibdauer Blockschaltbild Frequenzanalysator Digitalspeicheroszilloskop Baugruppen Betriebsformen Logikanalysator Automatische Meßtechnik Aufbau eines Meßsystems IEC-625-Bussystem Struktur Handshakeverfahren Managementbus Datenbus Programmierung eines IEC-625-Bussystems Adressierung der Geräte Makros für Busbefehle BASIC-Befehle zur Datenübertragung Beispielprogramm zur Meßdatenerfassung Anhang A Übungsaufgaben zur Lernkontrolle B Lösung der Übungsaufgaben Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis 359 361 365 371 374 375 380 394 398 400 401 404 405 405 407 407 409 412 413 415 419 420 425 427 430 430 434 436 442 444 445 454 454 455 455 457 463 487 501 505
