H Messtechnik
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1 Grundlagen der Messtechnik 1.1 Übersicht 1.1.1 Messsysteme und Messketten
Die Messtechnik hat die Aufgabe, eindimensionale Messgrößen und mehrdimensionale Messvektoren technischer Prozesse aufzunehmen, die erhaltenen Messsignale umzuformen und umzusetzen (Messwerterfassung) sowie die erhaltenen Messwerte so zu verarbeiten (Messwertverarbeitung), dass das gewünschte Messergebnis (die Zielgröße) gewonnen wird. In Messeinrichtungen oder in Messsystemen (Bild 1-1) formen zunächst Aufnehmer (Sensoren) die im Allgemeinen nichtelektrische Messgröße in ein elektrisches Messsignal um. Dieses wird in der Regel mit geeigneten Messschaltungen, Messverstärkern und analogen Rechengliedern so umgeformt, dass ein normiertes analoges Messsignal gewonnen wird (Messumformer zur Signalanpassung). Es schließt sich ein AnalogDigital-Umsetzer an, der das normierte analoge in ein digitales Messsignal umsetzt. Nach einer Messwertverarbeitung liegen die gesuchten Informationen vor. Sie können analog oder digital ausgegeben werden.
In Messeinrichtungen und Messsystemen spielen lineare Umformungen und Umsetzungen von Messsignalen eine wesentliche Rolle. Wegen nichtidealer Messglieder (besonders unter den Sensoren) sind die Messsignale häufig verfälscht. In solchen Fällen ist eine korrigierende Signalverarbeitung erforderlich; ebenso wie Messsignalverarbeitung bei einer Reihe von Messaufgaben erst zu den interessierenden Zielgrößen führt (Intelligente Sensoren und Messsysteme).
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1.1.2 Anwendungsgebiete und Aufgabenstellungen der Messtechnik
Die verschiedenen Anwendungsgebiete der Messtechnik können zum Teil im Rahmen von Automatisierungssystemen gesehen werden. Bei einer Vielzahl von Anwendungen ist jedoch der Mensch der Empfänger der Information. Die Anwendungsgebiete der Messtechnik lassen sich in drei Gruppen unterteilen, nämlich in – Mess- und Prüfprozesse in Forschung und Entwicklungslabors, im Prüffeld und bei Anlagenerprobungen – Industrielle Großprozesse zur Herstellung und Verteilung von Fließ- und Stückgut und von Energie
Bild 1-1. Messglieder einer Messkette in einem Messsystem
H. Czichos, M. Hennecke (Hrsg.), HÜTTE – Das Ingenieurwissen, DOI 10.1007/978-3-642-22850-6_8, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2012
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H.-R. Tränkler G. Fischerauer
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– Dezentrale Einzelprozesse, z. B. der Gebäudetechnik, Fahrzeugtechnik oder der privaten Haushalte. Typische Aufgabenstellungen sind: – – – – – – – – –
Sicherstellung der Genauigkeit (Kalibrierung) Verrechnung (Energie, Masse, Stückzahl) Prüfung (z. B. Lehrung) Qualitätssicherung (z. B. Materialprüfung) Steuerung und/oder Regelung Optimierung Überwachung (z. B. Schadensfrüherkennung) Meldung und/oder Abschaltung (Schutzsystem) Mustererkennung (Gestalt, Oberfläche, Geräusch, z. B. für Handhabungs- und Montagezwecke).
1.2 Übertragungseigenschaften von Messgliedern Für die Beurteilung einer aus mehreren Messgliedern aufgebauten Messeinrichtung sind verschiedene Eigenschaften von Bedeutung. Dazu zählen die statischen Übertragungseigenscha
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