Overview

Dieses Buch bietet Ihnen eine verständliche Einführung in die Messtechnik, mitsamt den nötigen mathematischen und statistischen Grundlagen. Der Autor führt Sie dabei mit zahlreichen praxisnahen Beispielen durchs gesamte Thema. Der Fokus liegt auf der modernen Messtechnik, also beispielsweise dem Einsatz von digitalen Multimetern. Lernen Sie, die Geräte korrekt zu nutzen, Messabweichungen zu erkennen und zu vermeiden sowie nach den Messungen alles präzise zu berechnen. Von den verschiedenen Messmethoden über die Messung von Widerstand und Leistung bis zur Bestimmung der Impedanz ist alles dabei. Dank anschaulichen Abbildungen und Diagrammen steht dem Lernerfolg nichts mehr im Wege.

Full Product Details

Author:   Steffen Reichel
Publisher:   Wiley-VCH Verlag GmbH
Imprint:   Blackwell Verlag GmbH
Dimensions:   Width: 17.60cm , Height: 1.80cm , Length: 24.00cm
Weight:   0.567kg
ISBN:  

9783527718245

ISBN 10:   3527718249
Pages:   320
Publication Date:   13 April 2022
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

Über den Autor 11 Danksagung 11 Einleitung 23 Über dieses Buch 24 Konventionen in diesem Buch 25 Was Sie nicht lesen müssen 25 Törichte Annahmen über den Leser 25 Wie dieses Buch aufgebaut ist 26 Teil I: Einführung, Messmethoden und Messgeräte – Sie lernen die Grundlage 26 Teil II: Messabweichungen – perfekt genau messen geht nicht 27 Teil III: Messung zeitlich konstanter elektrischer Signale – Sie messen Strom, Spannung, Widerstand, Leistung 28 Teil IV: Messung zeitlich veränderlicher (sinusförmiger) Größen 28 Teil V: Der Top-Ten-Teil 29 Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 29 Wie es weitergeht 30 Teil I: Einführung, Messmethoden und Messgeräte – Sie lernen die Grundlagen 31 Kapitel 1: Motivation und Einführung – warum hilft messen? 33 Aufgabe der Messtechnik 35 Das SI-Basissystem der Einheiten und einige Vorsätze vor Einheiten 36 Begriffsdefinitionen: Was ist denn messen? 39 Kapitel 2: Messmethoden nach DIN 1319-2 – Normen helfen 41 Direkte Messmethode 41 Indirekte Messmethode 41 Ausschlags-Messmethode 43 Differenz-Messmethode 44 Nullabgleich-Messmethode (auch: Kompensations-Messmethode) 45 Analoge Messmethode 46 Digitale Messmethode 47 Anwendungen (Beispiele) aus der Elektrotechnik 47 Abgleichbrücke als Nullabgleich-Messmethode 47 Differenz-Messmethode: Ausschlagbrücke 50 Kapitel 3: Messprozess und Auswertung sowie Darstellung von Messergebnissen 53 Messen besteht aus einer Vielzahl von Aufgaben – Sie haben einen Messprozess 54 Auswertung von Messergebnissen 55 Kennlinie 56 Linearisierung von Messsignalen: Empfindlichkeit und Offset 57 Beispiel eines möglichen Sensordatenblatts 61 Grafische Darstellung von Messergebnissen 62 Kapitel 4: Eigenschaften von Messgeräten 65 Statische Eigenschaften 65 Dynamische Eigenschaften 67 Verhalten und Empfehlung 72 Kapitel 5: Grundlegende Funktionsweise von zwei Messgerätearten 73 Funktionsweise des digitalen Multimeters – (fast) ein Alleskönner 73 Messung von Gleichspannung 74 Messung des Stroms 75 Messung des Widerstands 76 Messung von Wechselspannungen 76 Funktionsweise des analogen Drehspulinstruments – ein Urgestein unter den Messgeräten 77 Temperaturabhängigkeit der Spule 79 Messung der Gleichspannung 80 Messung von Wechselgrößen 80 Teil II: Messabweichungen – perfekt genau messen geht nicht 81 Kapitel 6: Voraussetzungen, Festlegungen, Messabweichung und Auflösung 83 Voraussetzungen für eine genaue Messung mit einem Messgerät 84 Definitionen – wir sollten uns einigen 84 Allgemeine Festlegungen der verwendeten Werte 85 Definition der Messabweichung 86 Definition der Auflösung des Messgeräts 88 Kapitel 7: Systematische Messabweichungen: Messgerät und Messaufbau sind nicht perfekt 89 Die systematische Messabweichung von Messgeräten 91 Messabweichung eines digitalen Messgeräts 92 Die systematische Messabweichung des Messaufbaus 96 Fortpflanzung systematischer Messabweichungen – auch Fehler vermehren sich 98 Vereinfachtes Vorgehen bei Produkten und Quotienten – man darf es sich auch leichter machen 101 Es geht noch leicht weiter: vereinfachtes Vorgehen bei Summen und Differenzen 103 Einfach geht nicht immer: der allgemeine Fall an einem Beispiel 106 Kapitel 8: Zufällige Messabweichungen: »Würfeln« abschätzen 109 Zur Wiederholung: das Wichtigste aus der Wahrscheinlichkeitsrechnung 111 Wesentliche Eigenschaften der Wahrscheinlichkeit 111 Relative und absolute Häufigkeit 111 Verteilungsfunktion und Wahrscheinlichkeitsdichte 114 Die gaußsche Wahrscheinlichkeitsdichte (Normalverteilung) und der zentrale Grenzwertsatz 116 Der Erwartungswert und Momente 119 Zentrale Momente, Varianz und Standardabweichung 120 Sie messen nicht unendlich oft: Mittelwert und Standardabweichung einer Stichprobe 121 Fehlerfortpflanzung von zufälligen Messabweichungen – auch diese vermehren sich 123 Vertrauensbereich des Mittelwerts, Student-t-Verteilung und erweiterte Toleranzangabe bei Stichprobenmessungen 127 Vertrauensbereich für den Mittelwert 128 »Korrekturfaktor« auf Basis der Student-t-Verteilung 131 Vollständige Angabe eines zufälligen (statistischen) Messwerts 135 Ausreißer-Bestimmung: grobe Abweichungen, die getrost weggelassen werden können 138 Vorgehen bei systematischen und zufälligen Messabweichungen 139 Ein Beispiel mit allem drin 140 Teil III: Messung zeitlich konstanter elektrischer Signale – Sie messen Strom, Spannung, Widerstand, Leistung 147 Kapitel 9:Messung der Gleichspannung 149 Eigenschaften anhand der Spannungsmessung einer Spannungsquelle – wir starten einfach 149 Qualitative Betrachtung und Merkregel zur Spannungsmessung 150 Genauigkeitsuntersuchung zur Spannungsmessung – Sie möchten präzise messen 152 Gleichspannungsmessung an einem Widerstand – jetzt messen Sie wirklich an einem Widerstand 154 Äquivalente Schaltungsumwandlung – Umwandlung macht das Leben leichter 155 Genauigkeitsbetrachtung der Spannungsmessung an einem Widerstand 157 Messbereichserweiterung der Spannungsmessung 158 Kapitel 10: Messung des Gleichstroms 163 Eigenschaften anhand der Strommessung mit einer Spannungsquelle – wir starten wieder einfach 163 Qualitative Betrachtung und Merkregel zur Strommessung 164 Genauigkeitsuntersuchung zur Strommessung – so messen Sie präzise 165 Messbereichserweiterung der Strommessung 168 Kapitel 11: Messung des elektrischen Widerstands und der elektrischen Leistung 175 Messung des Widerstands direkt mit einem Digitalmultimeter – und schnell 176 Widerstandsmessung durch gleichzeitiges Messen von Strom und Spannung – wenn‘s präzise sein soll 176 Stromrichtige Schaltung 176 Spannungsrichtige Schaltung 179 Auswahlregel für die zwei Messverfahren 183 Messung der elektrischen Leistung: wieder durch gleichzeitige Stromund Spannungsmessung 184 Messung von Widerständen mit der Wheatstone-Brücke – genauer wird‘s nicht 186 Abgleichbrücke 187 Ausschlagbrücke zur Messung kleiner Widerstände ΔR 190 Genauigkeit der Wheatstone-Brücke – das Voltmeter hat doch einen kleinen Einfluss 197 Teil IV: Messung zeitlich veränderlicher (sinusförmiger) Größen 205 Kapitel 12: Grundbegriffe, damit wir uns richtig verstehen 207 Amplitude (Scheitelwert) und Periodendauer 208 Arithmetischer Mittelwert 209 Gleichrichtwert 209 Effektivwert 211 Darstellung und Zusammenfassung der wichtigen Kenngrößen 212 Kapitel 13: Das Oszilloskop – Sie können zeitlich veränderliche Größen darstellen und messen 215 Wesentliche Baugruppen eines modernen Oszilloskops 215 Die Vertikalbaugruppe 216 Die Horizontalbaugruppe 216 Die Triggerbaugruppe – Sie brauchen ein stehendes Bild 217 Anzeigebaugruppe – So lesen Sie richtig ab 218 Verstärkungseigenschaften – auch Signale brauchen Verstärkung 220 Ersatzschaltbild der Oszilloskop-Eingangsklemme 220 Verstärkungsbandbreite und Tastkopf: Sie teilen die Signale frequenzunabhängig 221 Genauigkeit eines Oszilloskops: nothing is perfect 231 Kapitel 14: Messung der Signalform, Frequenz und Wechselspannungsleistung mit dem Oszilloskop 233 Messung der Signalform, Frequenz, Amplitude und Effektivwert mit dem Oszilloskop 233 Leistungsmessung von Wechselspannungen mit dem Oszilloskop 235 Grundbegriffe: Wirk-, Blind- und Scheinleistung – was ist das? 235 Leistungsmessung mit dem Oszilloskop 241 Kapitel 15: Bestimmung von Wirk- und Blindwiderstand (Impedanz) 247 Grundbegriffe von Wirk- und Blindwiderstand (Impedanz) 247 Serienersatzschaltung eines realen induktiven Wechselstromwiderstands 248 Serienersatzschaltung eines realen kapazitiven Wechselstromwiderstands 250 Bestimmung der Impedanz aus Gleich- und Effektivwertmessung 251 Bestimmung der Impedanz und des Verlustwinkels mit dem Oszilloskop 253 Impedanzbestimmung mit der Wechselspannungsbrücke 261 Grundlagen der Wechselspannungsbrücke – Abwechslung in der Betrachtung 262 Nicht abgleichbare Wechselspannungsbrücke 263 Kapazitätsbestimmung mit der Wien-Brücke (kapazitive Impedanz) 265 Induktivitätsmessbrücke nach Maxwell-Wien (induktive Impedanz) 268 Genauigkeit der Wechselspannungsbrücke, auch hier wieder 271 Teil V: Der Top-Ten-Teil 275 Kapitel 16: Zehn Tipps zum Erlernen der Messtechnik-Theorie und zur praktischen Umsetzung 277 Nicht sofort aufgeben – nachdenken, auch Mitstreiter fragen und mit diesen diskutieren 277 Sorgfältig lesen – wenn das so einfach wäre 278 Schreiben Sie sich das Wesentliche raus 279 Übung macht den Meister 280 Vergessen Sie nicht abzuschalten – auch Feiern gehört dazu 280 Nach viel Theorie gehört auch praktisches Messen dazu 281 Messergebnisse zu Beginn direkt auf Plausibilität prüfen 282 Eine plausible Messung hat mehr als einen Messwert 282 Messaufbau und Versuchsinstrumente kontrollieren – viel hilft hier viel 283 Im Zweifelsfall Zeit nehmen und sorgfältig arbeiten 283 Kapitel 17: Meine zehn Lieblingsbücher zur Messtechnik 285 DIN 1319-1: Grundlagen der Messtechnik, Teil 1: Grundbegriffe und DIN 1319-2: Grundlagen der Messtechnik, Teil 2: Begriffe für Messmittel Beide sind erschienen im Beuth Verlag, Berlin 285 Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement, Working Group 1 of the Joint Committee for Guides in Metrology ( JCGM/WG 1) 286 Elmar Schrüfer, Leonhard Reindl und Bernhard Zagar Elektrische Messtechnik, Carl Hanser Verlag, 2018 286 Reinhard Lerch: Elektrische Messtechnik, Springer Vieweg, 2016 286 Lerch, Kaltenbacher, Lindinger, Sutor: Elektrische Messtechnik Übungsbuch, Springer, 2005 286 Thomas Mühl: Elektrische Messtechnik Grundlagen, Messverfahren, Anwendungen Springer Vieweg, 2017 287 Hans-Rolf Tränkler und Leonhard M Reindl (Hrsg.): Sensortechnik. Handbuch für Praxis und Wissenschaft Springer Vieweg, 2018 287 Lothar Litz: Wahrscheinlichkeitstheorie für Ingenieure – Grundlagen, Übungen, Anwendungen Bookboon, 2015 Lothar Litz: Zufallsvariablen für Ingenieure Bookboon, 2015 287 Gert Hagmann: Grundlagen der Elektrotechnik Aula-Verlag, 2013 288 Michael Felleisen: Elektrotechnik für Dummies WILEY-VCH, 2019 288 Anhang A: Lösungen der Übungsaufgaben 289 Übungsaufgabe 1 289 Übungsaufgabe 2 290 Übungsaufgabe 3 291 Übungsaufgabe 4 291 Abbildungsverzeichnis 293 Stichwortverzeichnis 301

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Author Information

Steffen Reichel ist seit 2016 Professor für Messtechnik und Photonik an der Hochschule Pforzheim. Er hat in Kaiserslautern und in East Lansing (USA) Elektrotechnik studiert. Nach Promotion und langjähriger Industrietätigkeit wurde er 2013 Honorarprofessor der Hochschule Darmstadt und seit 2019 als Fellow der SPIE ausgezeichnet.

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