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Elektrische Meßtechnik

39,99 €

inkl. gesetzl. MwSt., Versandkostenfrei

Beschreibung

Produktdetails

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

07.10.1996

Abbildungen

2., neubearb. XVI, mit 360 Abbildungen 24,5 cm

Herausgeber

Rupert Patzelt + weitere

Verlag

Springer Wien

Seitenzahl

467

Maße (L/B/H)

24,4/17/2,7 cm

Gewicht

804 g

Auflage

2. Auflage 1996

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-211-82873-1

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Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

07.10.1996

Abbildungen

2., neubearb. XVI, mit 360 Abbildungen 24,5 cm

Herausgeber

Verlag

Springer Wien

Seitenzahl

467

Maße (L/B/H)

24,4/17/2,7 cm

Gewicht

804 g

Auflage

2. Auflage 1996

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-211-82873-1

Herstelleradresse

Springer-Verlag GmbH
Prinz Eugen-Straße 8-10
1040 Wien
Österreich
Email: springer@springer.at
Url: www.springer.at
Telephone: +43 1 33024150
Fax: +43 1 33024260

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  • 1. Meßtechnische Grundlagen.- 1.1 Meßtechnik-Übersicht.- 1.1.1 Einleitung.- 1.1.2 Definition des Begriffes Messung.- 1.1.3 Arten der Messung.- 1.1.4 Maßsystem, technische Einheiten.- 1.1.5 Maßverkörperungen, Meßnormale.- 1.1.5.1 Spannungsnormale.- 1.1.5.2 Normalwiderstände.- 1.1.6 Messung elektrischer Größen.- 1.1.7 Literatur.- 1.2 Netzwerkberechnung.- 1.2.1 Einführung.- 1.2.1.1 Allgemeines.- 1.2.1.2 Grundgesetze.- 1.2.1.3 Methoden der Netzwerkberechnung.- 1.2.2 Ersatzschaltungen.- 1.2.2.1 Ideale und reale Spannungsquellen.- 1.2.2.2 Ideale und reale Stromquellen.- 1.2.2.3 Ersatzschaltungen linearer Netzwerke.- 1.2.3 Grafische Netzwerkanalyse und -konstruktion.- 1.2.3.1 Parallel- und Serienschaltung von Bauelementen.- 1.2.3.2 Kombinationen von Widerstand und nichtlinearem Bauelement.- 1.2.3.3 Kombinationen von zwei nichtlinearen Bauelementen.- 1.2.3.4 Kenngrößen nichtlinearer Bauelemente in Ersatzschaltungen.- 1.2.4 Dynamisches Verhalten linearer Netzwerke.- 1.2.5 Literatur.- 1.3 Signale, Kenngrößen und Kennwerte.- 1.3.1 Signalklassen und ihre Merkmale.- 1.3.1.1 Deterministische Signale.- 1.3.1.2 Stochastische Signale.- 1.3.2 Kenngrößen von Signalen.- 1.3.2.1 Lineare Kenngrößen.- 1.3.2.2 Quadratische Kenngrößen und andere Kenngrößen 2.Ordnung.- 1.3.2.3 Kennwertfaktoren.- 1.3.2.4 Impulskenngrößen.- 1.3.3 Literatur.- 1.4 Eigenschaften von Meßgeräten.- 1.4.1 Einleitung.- 1.4.2 Begriffsbestimmungen und meßtechnische Eigenschaften.- 1.4.2.1 Meßgröße, Ergebnisgröße, Bewertung, Meßergebnis.- 1.4.2.2 Meßcharakteristik, Meßkoeffizient.- 1.4.2.3 Meßcharakteristik digitaler Meßgeräte, Quantisierung.- 1.4.2.4 Meßbereich.- 1.4.2.5 Auflösung, Genauigkeit, Bewertungsunsicherheit, Intervallgrenzen.- 1.4.2.6 Meßempfindlichkeit.- 1.4.3 Abweichungen und Fehler.- 1.4.3.1 Meßabweichung, Meßunsicherheit.- 1.4.3.2 Systematische Abweichungen.- 1.4.3.3 Einflußgrößen.- 1.4.3.4 Fehlerklassen.- 1.4.3.5 Zufällige Abweichungen, Meßwertverteilungen.- 1.4.3.6 Wiederholbedingungen, Vergleichsbedingungen.- 1.4.3.7 Eichung, Kalibrierung.- 1.4.4 Zeitliche Änderungen des Meßsignals.- 1.4.4.1 Behandlung der Zeit, Darstellung von Meßwerten über der Zeit.- 1.4.4.2 Probleme der Meßwertbildung bei dynamischen Meßgrößen.- 1.4.5 Fehler abgeleiteter Meßergebnisse.- 1.4.5.1 Fehlerfortpflanzung statistischer Größen.- 1.4.5.2 Fehlerfortpflanzung bei Summen- und Produktfunktionen.- 1.4.5.3 Sicherer Fehler, Garantiefehler.- 1.4.5.4 Wahrscheinlicher Fehler.- 1.4.6 Literatur.- 1.5 Digitale Darstellung von Meßwerten.- 1.5.1 Einleitung.- 1.5.2 Zifferndarstellung.- 1.5.3 Zahlendarstellung.- 1.5.3.1 Singuläre Codierung.- 1.5.3.2 Duale Codes für unipolare Meßwerte.- 1.5.3.3 Duale Codes für bipolare Meßwerte.- 1.5.3.4 Einschrittige Codes (Gray Code).- 1.5.4 Literatur.- 1.6 Abtastung und Rekonstruktion.- 1.6.1 Einleitung und Überblick.- 1.6.2 Abtastung und Aliasing.- 1.6.2.1 Ideale Abtastung eines zeitkontinuierlichen Signals, Abtasttheorem.- 1.6.2.2 Reale Abtastung.- 1.6.2.3 Auftreten von Aliasing.- 1.6.3 Quantisierung.- 1.6.4 Digitale Signalverarbeitung.- 1.6.5 Rekonstruktion.- 1.6.5.1 Ideale Rekonstruktion.- 1.6.5.2 Reale Rekonstruktion.- 1.6.6 Literatur.- 2. Funktionsgruppen, Meßelektronik.- 2.1 Meßtechnische Bauelemente.- 2.1.1 Einleitung.- 2.1.2 Widerstände.- 2.1.2.1 Kenngrößen und Einflußparameter.- 2.1.2.2 Ausführungsformen von Festwiderständen.- 2.1.2.3 Ausführungsformen von Regelwiderständen.- 2.1.3 Kondensatoren.- 2.1.3.1 Kenngrößen und Einflußparameter.- 2.1.3.2 Ausführungsformen von Kondensatoren.- 2.1.4 Meßspannungsteiler.- 2.1.4.1 Einfache Potentiometerkombinationen.- 2.1.4.2 Mehrbereichsstufenschalter.- 2.1.5 Referenzspannungsquellen.- 2.1.5.1 Spannungsquellen mit Zener-Dioden.- 2.1.5.2 Band-Gap-Referenz.- 2.1.6 Schwingquarze.- 2.1.7 Schalter.- 2.1.8 Batterien und Akkumulatoren.- 2.1.9 Literatur.- 2.2 Meßgrößenaufnehmer, Sensoren.- 2.2.1 Einleitung.- 2.2.2 Überblick.- 2.2.2.1 Sensoren für wichtige nicht-elektrische Größen.- 2.2.2.2 Signalanpassung und -vorverarbeitung.- 2.2.2.3 Ausgangssignale.- 2.2.3 Temperatursensoren.- 2.2.3.1 Widerstandsthermometer.- 2.2.3.2 Thermoelemente.- 2.2.3.3 Integrierte Si-Temperatursensoren mit pn-Übergang.- 2.2.3.4 Schwingquarzthermometer.- 2.2.4 Magnetfeldsensoren.- 2.2.4.1 Hall-Sonde.- 2.2.4.2 Feldplatte.- 2.2.5 Dehnungssensoren.- 2.2.5.1 Dehnmeßstreifen.- 2.2.6 Kraft- und Drucksensoren.- 2.2.6.1 Piezoelektrischer Kraftsensor.- 2.2.6.2 Sensoren nach dem magnetoelastischen Prinzip.- 2.2.7 Positionssensoren.- 2.2.7.1 Potentiometer.- 2.2.7.2 Induktive Sensoren.- 2.2.7.3 Kapazitive Sensoren.- 2.2.7.4 Inkrementalgeber und Absolutgeber.- 2.2.8 Geschwindigkeitssensoren.- 2.2.9 Optische Sensoren.- 2.2.9.1 Photoelemente.- 2.2.9.2 Photodiode.- 2.2.9.3 Phototransistor.- 2.2.9.4 Photowiderstand.- 2.2.10 Literatur.- 2.3 Meßverstärker.- 2.3.1 Einleitung.- 2.3.2 Operationsverstärker.- 2.3.3 Gegengekoppelte OPV-Schaltungen.- 2.3.4 Der ideale Operationsverstärker.- 2.3.4.1 Eigenschaften des idealen Operationsverstärkers.- 2.3.5 Der idealisierte (linearisierte) Operationsverstärker.- 2.3.5.1 Eigenschaften des idealisierten Operationsverstärkers.- 2.3.5.2 Eingangs Störgrößen.- 2.3.6 Der reale Operationsverstärker.- 2.3.6.1 Prinzipieller Aufbau von Operationsverstärkern.- 2.3.7 Das dynamische Verhalten des Operationsverstärkers.- 2.3.7.1 Frequenzkompensation.- 2.3.7.2 Der Einfluß von Anstiegsgeschwindigkeit und Verzögerungszeit.- 2.3.8 OPV-Grundschaltungen.- 2.3.8.1 Die nichtinvertierende Grundschaltung (Elektrometerverstärker).- 2.3.8.2 Die invertierende Grundschaltung.- 2.3.8.3 Vergleich Elektrometer- und invertierender Verstärker.- 2.3.8.4 Die Additionsschaltung (Summierverstärker).- 2.3.8.5 Die Subtraktionsschaltung.- 2.3.8.6 Der Integrator.- 2.3.8.7 Der Differentiator.- 2.3.9 Präzisionsverstärker für niederfrequente Spannungen.- 2.3.9.1 Der Zerhackerverstärker (Chopper-Verstärker).- 2.3.9.2 Der Auto-Zero-Verstärker.- 2.3.10 Breitbandmeßverstärker.- 2.3.10.1 Breitbanddifferenzverstärker.- 2.3.10.2 Current-Feedback-Verstärker.- 2.3.11 Split-Band-Amplifier.- 2.3.12 Literatur.- 2.4 Analoge Meßschaltungen.- 2.4.1 Einleitung.- 2.4.2 Meßverstärker für Spannung und Strom.- 2.4.2.1 Spannungspuffer.- 2.4.2.2 Strompuffer.- 2.4.2.3 Spannungsmeßverstärker-Schaltungen.- 2.4.2.4 Ladungsverstärker.- 2.4.2.5 Instrumentationsverstärker.- 2.4.3 Trennverstärker (Isolationsverstärker).- 2.4.4 Probleme bei Meßverstärkern.- 2.4.4.1 Fehler durch Eingangsstörgrößen.- 2.4.4.2 Die Eingangsimpedanz.- 2.4.4.3 Rauschen.- 2.4.5 Präzisions-Spannungsquellen.- 2.4.5.1 Spannungsquelle mit Leistungsendstufe.- 2.4.6 Präzisions-Stromquellen.- 2.4.7 Nichtlineare Verstärkerschaltungen.- 2.4.7.1 Meßgleichrichter.- 2.4.7.2 Nichtlineare Verstärker mit Knick-Kennlinie.- 2.4.7.3 Logarithmierer.- 2.4.7.4 Exponentierer.- 2.4.8 Analoge Multiplikation und Effektivwertbildung.- 2.4.8.1 Multiplizierer mit Logarithmierern und Exponentierer.- 2.4.8.2 Multiplizierer mit Stromverteilungssteuerung.- 2.4.8.3 Dividierer und Radizierer.- 2.4.8.4 Effektivwert-Gleichspannungs-Konverter.- 2.4.9 Abtast-Halte-Verstärker.- 2.4.10 Phasenselektiver Gleichrichter.- 2.4.11 Literatur.- 2.5 Meßgrößen-Bewertung, Diskriminator, Schwellwertschalter, Schwellwertverstärker.- 2.5.1 Bewertung einer Meßgröße.- 2.5.2 Bezeichnungsweise, Definitionen.- 2.5.3 Zeitkontinuierlich arbeitende Diskriminatoren.- 2.5.3.1 Invertierender Diskriminator.- 2.5.3.2 Nicht-invertierender Diskriminator.- 2.5.3.3 Dynamisches Verhalten.- 2.5.4 Taktgesteuerte Diskriminatoren.- 2.5.5 Literatur.- 2.6 Digitale Zählerbausteine.- 2.6.1 Einleitung.- 2.6.2 Asynchrone Zähler.- 2.6.3 Synchrone Zähler.- 2.7 Digital-Analog-Konverter.- 2.7.1 Grundlagen.- 2.7.2 Kenngrößen von Digital-Analog-Konvertern.- 2.7.3 Ausführungsformen von Digital-Analog-Konvertern.- 2.7.3.1 DAC mit gewichtetem Widerstandsnetzwerk.- 2.7.3.2 DAC mit Widerstands-Kettenleiter.- 2.7.3.3 DAC mit gewichteten Stromquellen.- 2.7.3.4 DAC mit Zwischengröße.- 2.7.4 Literatur.- 2.8 Analog-Digital-Konverter.- 2.8.1 Eigenschaften von Analog-Digital-Konvertern.- 2.8.1.1 Funktionsprinzip.- 2.8.1.2 Arten der Erfassung des Eingangssignals.- 2.8.1.3 Übersicht über ADC-Verfahren.- 2.8.2 Schaltungstechnische Ausführungen wichtiger ADC.- 2.8.2.1 Direkte Konversionsverfahren ohne Rückkopplung.- 2.8.2.2 Kompensationsverfahren mit Rückkopplung.- 2.8.2.3 Indirekte Konversionsverfahren mit Zeit als Zwischengröße.- 2.8.2.4 Indirekte Konversionsverfahren mit Frequenz als Zwischengröße.- 2.8.2.5 Sigma-Delta-Modulator.- 2.8.2.6 Tastverhältnis-Multiplikator ADC (Time-Division-Multiplikator).- 2.8.3 Literatur.- 2.9 Meßwandler.- 2.9.1 Übersicht.- 2.9.1.1 Idealer Wandler.- 2.9.1.2 Verlustbehafteter Wandler.- 2.9.2 Stromwandler.- 2.9.2.1 Eigenschaften.- 2.9.2.2 Kenngrößen.- 2.9.2.3 Kompensierter Stromwandler.- 2.9.3 Spannungswandler.- 2.9.3.1 Eigenschaften.- 2.9.3.2 Kenngrößen.- 2.9.4 Literatur.- 3. Meßgeräte, Meßmethoden.- 3.1 Direkte Messung elektrischer Größen.- 3.1.1 Einleitung.- 3.1.2 Rückwirkungen, Belastungsfehler.- 3.1.3 Spannungsmessung, Grundschaltungen.- 3.1.4 Mehrbereichs-Spannungsmessung.- 3.1.4.1 Mehrbereichs-Spannungsmessung mit Spannungsmeßwerk.- 3.1.4.2 Mehrbereichs-Spannungsmessung mit Strommeßwerk.- 3.1.5 Messung sehr großer oder sehr kleiner Spannungen.- 3.1.6 Überlastschutz.- 3.1.7 Strommessung, Grundschaltungen.- 3.1.8 Mehrbereichs-Strommessung.- 3.1.8.1 Mehrbereichs-Strommessung mit Spannungsmeßwerk.- 3.1.8.2 Mehrbereichs-Strommessung mit Strommeßwerk.- 3.1.9 Messung sehr kleiner oder sehr großer Ströme.- 3.1.10 Messung von Wechselstrom und Wechselspannung.- 3.1.10.1 Möglichkeiten der Messung.- 3.1.10.2 Störeinflüsse.- 3.1.10.3 Kompensierter Spannungsteiler.- 3.1.10.4 Tastkopf.- 3.1.11 Temperaturabhängigkeit.- 3.1.12 Direkte Messung von Ohmschen Widerständen.- 3.1.12.1 Getrennte Messung von Strom und Spannung.- 3.1.12.2 Lineare Ohmmessung.- 3.1.12.3 Ratiometrische Widerstandsmessung.- 3.1.12.4 Nichtlineare Ohmmessung.- 3.1.13 Messung extrem großer und extrem kleiner Widerstände.- 3.1.14 Direkte Messung von Kapazität und Induktivität.- 3.1.14.1 Vektorielle Impedanzmessung durch Multiplikation.- 3.1.14.2 Vektorielle Impedanzmessung mit phasenselektiver Gleichrichtung.- 3.1.14.3 Impedanzmessung in der Sensortechnik.- 3.1.15 Messung extrem großer und extrem kleiner L- und C-Werte.- 3.1.15.1 Messung großer Kapazitäten.- 3.1.15.2 Messung großer Induktivitäten.- 3.1.15.3 Messung kleiner Kapazitäten.- 3.1.15.4 Messung kleiner Induktivitäten.- 3.1.16 Literatur.- 3.2 Leistungs- und Energiemessung.- 3.2.1 Leistungsmessung bei Gleichstrom.- 3.2.2 Leistungsmessung bei Wechselstrom.- 3.2.2.1 Wirkleistung.- 3.2.2.2 Blindleistung.- 3.2.3 Leistungsmessung im Drehstromnetz.- 3.2.3.1 Wirkleistung.- 3.2.3.2 Blindleistung.- 3.2.4 Leistungsmessung bei hohen Frequenzen.- 3.2.4.1 Sensoren.- 3.2.4.2 Meßverfahren.- 3.2.5 Energiemessung.- 3.2.6 Literatur.- 3.3 Kompensation und Meßbrücken.- 3.3.1 Meßprinzip und Grundschaltungen.- 3.3.2 Vollständige und teilweise Kompensation von Spannung und Strom.- 3.3.2.1 Vollständige Kompensation von Gleichspannungen.- 3.3.2.2 Teilweise Kompensation von Gleichspannungen.- 3.3.2.3 Die Kompensation von Gleichströmen.- 3.3.3 Gleichspannungsbrücken.- 3.3.3.1 Die Wheatstone-Brücke und ihr Abgleich.- 3.3.3.2 Die Thomson-Brücke.- 3.3.3.3 Ausschlagbrücken.- 3.3.4 Wechselspannungsbrücken.- 3.3.4.1 Allgemeine Behandlung der Wechselspannungsbrücke.- 3.3.4.2 Brücken zur Kapazitäts- und Induktivitätsmessung.- 3.3.4.3 Berücksichtigung von kapazitiven Störeinflüssen.- 3.3.4.4 Zur Konvergenz des Abgleichvorganges.- 3.3.5 Selbstabgleichende Brücken und Kompensatoren.- 3.3.5.1 Selbstabgleichende Präzisionsmeßbrücken.- 3.3.5.2 Selbstabgleichende Kompensatoren.- 3.3.6 Literatur.- 3.4 Zeit- und Frequenzmessung.- 3.4.1 Einleitung.- 3.4.2 Meßmethoden.- 3.4.2.1 Frequenzmessung.- 3.4.2.2 Messung eines Frequenzverhältnisses.- 3.4.2.3 Zeitintervallmessung, Periodendauermessung.- 3.4.2.4 Messung von Phasenverschiebung und Zeitdifferenz.- 3.4.2.5 Messung der Impulsrate, Ereigniszählung.- 3.4.2.6 Auflösung und Meßzeit.- 3.4.3 Funktion und Eigenschaften elektronischer Zähler.- 3.4.3.1 Eingangsstufe.- 3.4.3.2 Referenztaktgenerator.- 3.4.3.3 Einstellbarer Teiler.- 3.4.3.4 Zähler, Anzeige.- 3.4.3.5 Steuerlogik.- 3.4.4 Literatur.- 4. Meßdatenerfassung und Darstellung.- 4.1 Übersicht und Einführung.- 4.1.1 Allgemeine Struktur der Meßdatenerfassung und Darstellung.- 4.1.2 Gegenüberstellung analoger und digitaler Ausführungsformen.- 4.1.3 Weiterführende Behandlung der Digitalisierung.- 4.1.3.1 Abtastung.- 4.1.3.2 Quantisierung.- 4.1.3.3 Alternative Aufzeichnungsarten.- 4.1.4 Gegenüberstellung der Auswertungen im Zeit- und Frequenzbereich.- 4.2 Analogoszilloskopie.- 4.2.1 Grundlagen.- 4.2.2 Kathodenstrahlröhre.- 4.2.3 Horizontalteil.- 4.2.3.1 Zeitbasis.- 4.2.3.2 Triggerung.- 4.2.3.3 Kombinierte Zeitbasis mit einstellbarer Verzögerung.- 4.2.4 Vertikalteil.- 4.2.4.1 Signalverzögerung.- 4.2.4.2 Mehrkanaldarstellung.- 4.2.5 Meßanwendungen und Meßmethoden.- 4.2.5.1 Darstellung zeitabhängiger Vorgänge.- 4.2.5.2 Messung der Phasenverschiebung zweier periodischer Sinus-Signale.- 4.2.5.3 Darstellung von Kennlinien.- 4.2.5.4 Erfassung des Frequenzgangs (Filterkurven, Bode-Diagramm).- 4.2.6 Sampling-Oszilloskop, Äquivalentzeit-Abtasten.- 4.2.6.1 Grundlagen.- 4.2.6.2 Sequentielles (Triggered) Sampling.- 4.2.6.3 Zufällig gesteuertes (Random) Sampling.- 4.2.6.4 Verfahrensgrenzen.- 4.2.7 Literatur.- 4.3 Digitalspeicheroszilloskop.- 4.3.1 Einleitung.- 4.3.2 Arbeitsweise und Funktionsgruppen.- 4.3.2.1 Analoger Teil der Signalerfassung.- 4.3.2.2 Echtzeitverarbeitung und Aufzeichnung.- 4.3.2.3 Auswertung und Visualisierung.- 4.3.2.4 Trigger.- 4.3.3 Meßwertverarbeitung und Visualisierung.- 4.3.3.1 Darstellung des Signalverlaufes.- 4.3.3.2 Meßfunktionen.- 4.3.3.3 Mathematische Operationen.- 4.3.4 Literatur.- 4.4 Frequenzanalyse.- 4.4.1 Überblick.- 4.4.2 Spektrumanalysator.- 4.4.2.1 Funktionsprinzipien.- 4.4.2.2 Spektralanalyse nach dem Prinzip des Überlagerungsempfängers.- 4.4.3 FFT-Analysator.- 4.4.3.1 Funktionsweise.- 4.4.3.2 Erfassung des Eingangssignals.- 4.4.3.3 Aufbereitung und Ausweitung.- 4.4.3.4 Einfluß der Länge der Fensterfunktion.- 4.4.3.5 Synchrone und asynchrone Aufzeichnung.- 4.4.3.6 Die Form der Fensterfunktion und analytische Korrekturen.- 4.4.4 Literatur.- 4.5 Computergestützte Meßtechnik.- 4.5.1 Einleitung.- 4.5.2 Hardware.- 4.5.3 Schnittstellen.- 4.5.3.1 Analoge Schnittstellen.- 4.5.3.2 Digitale Schnittstellen.- 4.5.4 Software.- 4.5.4.1 Funktionen der Software.- 4.5.4.2 Möglichkeiten der Erstellung.- 4.5.5 Literatur.- Wichtigste Formelzeichen und Abkürzungen.- Symbole und Schreibweisen.