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2021 | Book

Riccati-Messsysteme

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Reiner Thiele zeigt mit den singulären Lösungen spezieller Riccati-Differenzialgleichungen (DGL) den Entwurf zugehöriger Riccati-Messsysteme (RMS), appliziert in Faraday-Effekt-Stromsensoren. Diese Lösungen sind durch einen linearen Zusammenhang zwischen Messgröße und Messwert gekennzeichnet und deshalb sehr gut zur Anwendung in RMS geeignet. Wegen der Einfachheit der analogen Realisierungen mit Operationsverstärkern (OPV) gibt der Autor ihnen den Vorzug gegenüber aufwendigen digitalen Varianten.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Zur Messung elektrischer Ströme mit Hilfe von Faraday-Effekt-Stromsensoren wurden vom Autor in der weiterführenden Literatur schon einige grundsätzliche Lösungen erfindungsgemäß beschrieben. Diese Schaltungsanordnungen beruhten auf dem Kompensationsprinzip für Magnetfelder zur Elimination der störenden Doppelbrechung in handelsüblichen Lichtwellenleitern (LWL) und optischen Kopplern.
Reiner Thiele
Kapitel 2. System-Beschreibungen
Zusammenfassung
Die folgenden Beschreibungen charakterisieren Riccati-Messsysteme (RMS) durch die direkt ermittelten singulären Lösungen partieller Riccati-Differenzialgleichungen. Diese sogenannten singulären Wurzeln erfüllen zusammen spezielle sich ergebende quadratische Gleichungen. Sie weisen entweder einen linearen Zusammenhang zwischen Messgröße und Messwert auf oder sind konstant. Zum Beweis geht man vom Blockschaltbild eines RMS aus.
Reiner Thiele
Kapitel 3. System-Realisierungen
Zusammenfassung
Mit einem neuen Entwurfsverfahren werden analoge Realisierungen für Riccati-Messsysteme hergeleitet, die einen linearen Zusammenhang zwischen Messgröße und Messwert besitzen. Dazu erfolgt sowohl die Applikation der Graphentheorie als auch die Verwendung von Ersatzschaltbildern. Den Ausgangspunkt bildet dabei das Nullor-Modell des Operationsverstärkers (OPV).
Reiner Thiele
Kapitel 4. System-Eigenschaften
Zusammenfassung
Zur Erhebung praxisrelevanter Eigenschaften analoger Riccati-Messsysteme erfolgt die Berücksichtigung der Endlichkeit der OPV-Verstärkung. Damit wird gezeigt, dass sich nicht in allen neu berechneten singulären Lösungen der mit der Verstärkung korrigierten quadratischen Gleichungen verstärkungsabhängige Fehlerterme ergeben. Außerdem wird die Stabilität der RMS-Realisierungen unter der Bedingung nachgewiesen, dass die OPV einen dominanten Pol in ihrem Frequenzgang besitzen. Schließlich ergibt sich für die fehlerfreien singulären Lösungen auch eine verschwindende Regelabweichung.
Reiner Thiele
Kapitel 5. Zusammenfassung
Zusammenfassung
Ausgehend von zwei erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen effizienter Faraday-Effekt-Stromsensoren wird aus den zugehörigen Schaltbildern die Reihenschaltung von Photodiode und Signalverarbeitungseinheit (SVE) entnommen und daraus das Blockschaltbild des zu entwerfenden Teils eines sogenannten Riccati-Messsystems (RMS) mit den entsprechenden Signalen gebildet.
Reiner Thiele
Backmatter
Metadata
Title
Riccati-Messsysteme
Author
Reiner Thiele
Copyright Year
2021
Electronic ISBN
978-3-658-35283-7
Print ISBN
978-3-658-35282-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-35283-7