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Über dieses Buch

Dieses Lehrbuch bietet eine systematische Einführung in die moderne Messtechnik. Dabei werden die methodischen Gemeinsamkeiten von Messsystemen in den Vordergrund gestellt. Der Inhalt des Buches umfasst

− die mathematische Beschreibung des physikalischen Verhaltens von Messsystemen

− die Verbesserung der statischen und dynamischen Eigenschaften von Messsystemen

− die Messung von stochastischen Größen und Signalen

− die rechnergestützte Messdatenerfassung und -verarbeitung

− die Frequenz- und Drehzahlmessung sowie

− die Schätzung von Parametern aus Messsignalen.

Die 11. Auflage wurde neu bearbeitet und inhaltlich ergänzt. Das Buch ist in sich geschlossen und so aufgebaut, dass sich der Leser den Stoff leicht selbst aneignen kann.

Der Inhalt

Messsysteme und Messfehler – Kurvenanpassung – Stationäres Verhalten von Messsystemen – Zufällige Messfehler – Dynamisches Verhalten von Messsystemen – Stochastische Signale – Erfassung analoger Signale – Frequenz- und Drehzahlmessung – Parameterschätzung

Die Zielgruppen

Das Werk richtet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften und der Informatik sowie an Ingenieure in der Praxis.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Messsysteme und Messfehler

Zusammenfassung
Die Messtechnik ist heutzutage für nahezu alle Bereiche der Naturwissenschaften und der Technik von Bedeutung. Sie ermöglicht es dem Menschen, seinen Wahrnehmungshorizont über seine Sinne hinaus zu erweitern und liefert damit Erkenntnisse über die Natur. Ferner führt sie zu einem Wachstum und zu einer Qualitätserhöhung in der Produktion und zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit.
Fernando Puente León

Kapitel 2. Kurvenanpassung

Zusammenfassung
Die analytische Darstellung einer Messkennlinie erfordert eine Modellbildung des Systems. Da das zugrundeliegende Modell in der Praxis oft unbekannt ist, liegt die stationäre Messkennlinie häufig nicht in analytischer Form, sondern als Menge von n Messpunkten (uk, yk), k ∈ {0, … , n – 1}, vor. Gesucht wird nun eine analytische Darstellung der Kennlinie, welche die gemessenen Punkte in geeigneter Weise nachbildet.
Fernando Puente León

Kapitel 3. Stationäres Verhalten von Messsystemen

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird das stationäre Verhalten von Messsystemen untersucht. Im stationären Zustand sind alle Einschwingvorgänge des Messsystems abgeklungen und es stellt sich eine stabile Anzeige am Messsystem ein (Abb. 3.1). Das Verhalten des Messsystems wird nun alleine durch die stationäre Messkennlinie y(u) bestimmt.
Fernando Puente León

Kapitel 4. Zufällige Messfehler

Zusammenfassung
Messfehler lassen sich aufgrund von Versuchen in systematische und zufällige Fehler einteilen. Erhält man bei wiederholten Versuchen das gleiche Ergebnis, spricht man von systematischen, bei voneinander im Betrag und Vorzeichen abweichenden Ergebnissen dagegen von zufälligen Fehlern. Die Fehler einer Messreihe können abhängig vom Standpunkt des Beobachters oder von den Versuchsbedingungen zu den zufälligen oder zu den systematischen Fehlern zählen.
Fernando Puente León

Kapitel 5. Dynamisches Verhalten von Messsystemen

Zusammenfassung
Unter einem System versteht man eine Menge zusammenhängender Komponenten, die der Erfüllung eines bestimmten Zweckes dienen. In der Messtechnik ist dieser Zweck meist die Umformung einer zeitabhängigen Messgröße u(t) zu einer Ausgangsgröße y(t). Im Folgenden wird ein System allgemein als eine Vorschrift zur Transformation eines Eingangssignals u(t) in ein Ausgangssignal y(t) aufgefasst.
Fernando Puente León

Kapitel 6. Stochastische Signale

Zusammenfassung
Bisher wurden zufällige Messfehler behandelt, die einzelne Messwerte stationärer Messgrößen verfälschen. Will man hingegen Funktionsverläufe u(t) messen, so erwartet man auch hier für jeden Zeitpunkt t einen zufälligen Messfehler. Dieser wird gewöhnlich als Rauschen interpretiert.
Fernando Puente León

Kapitel 7. Erfassung analoger Signale

Zusammenfassung
In der modernen Messtechnik werden Signale meist rechnergestützt ausgewertet. Dazu müssen die zeitkontinuierlichen Signale eines analogen Messwertaufnehmers in eine für den Rechner geeignete Form überführt werden. Bei diesem Prozess der sogenannten digitalen Messdatenerfassung werden die Signale implizit einer Signalverarbeitung unterzogen.
Fernando Puente León

Kapitel 8. Frequenz- und Drehzahlmessung

Zusammenfassung
In der bisherigen Betrachtung diente meist die Amplitude eines Signals u(t) als Informationsträger. Man spricht daher auch von amplitudenanalogen Signalen (Abschnitt 1.3.4). Zur digitalen Signalverarbeitung wurde daher auch der Amplitudenverlauf des Signals abgetastet und in diskrete, digitaleWerte umgesetzt.
Fernando Puente León

Kapitel 9. Parameterschätzung

Zusammenfassung
Ziel des Messens ist es, den wahren Wert einer Messgröße u auf der Grundlage beobachtbarer Messwerte oder -signale möglichst genau in Erfahrung zu bringen, was meist durch die Anwendung statistischer Schätzmethoden erfolgt [3]. Entsprechend Abschnitt 1.3.4 sind Messsignale Träger von Informationen, die im Folgenden als Signalparameter bezeichnet werden – Beispiele von Signalparametern sind die Amplitude, die Frequenz, die Phase oder die Drift. Zur robusten Extraktion der für eine Messaufgabe relevanten Signalparameter aus einem Messsignal werden diese als Parameter eines Signalmodells (Abschnitt 9.1) aufgefasst.
Fernando Puente León

Backmatter

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