1. SA Flashcards

1
Q

Was ist eine Einheit?

A

International anerkannt und identisch genutzte Bezugsgröße für eine Messung wird als Einheit bezeichnet.

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2
Q

Was ist Abgleichen?

A

Das Justieren des durch die mit eingebauten Toleranzen versehenen Fehlers eines Messgeräts bis dieses korrekt misst. Korrekt bedeutet, kleiner oder deutlich kleiner als die zulässigen Fehlergrenzen.

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3
Q

Was bedeutet Kalibrieren?

A

Das zu kalibrierende Messgerät erhält eine bekannte Größe , z.B. sehr genau angelegte Spannung an ein Voltmeter, die gemessenen Ergebnisse werden abgelesen und ein Kalibrierschein erstellt.

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4
Q

Was bedeutet Kalibrieren im Rahmen der ISO 9000?

A
  1. Unternehmen mit ISO-Zertifizierung garantieren das Qualitätsrelevante Messungen mit Messgeräte innerhalb bestimmter Fehlergrenzen stattfinden
  2. Kalibrierungsintervalle sind vom Messgerätehersteller vorgeschrieben
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5
Q

Wie wird eine Nachkalibrierung durchgeführt? Was passiert wenn sie außerhalb der garantierten Grenzen ist?

A

Zunächst wird das Messgerät gemessen und überprüft ob es die Fehlergrenzen noch einhält.
Gegebenenfalls wird des nachjustiert
Vermessung und Erstellung des Kalibrierscheins vor verlassen des Kalibrierlabors
Falls ja: - Dokumentiert und neuer Kalibrierschein
Falls nein: - Kunde muss informiert werden

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6
Q

Wer ist schuld wenn Messgeräte außerhalb ihrer Grenzwerte durch die Kalibrierung fallen? Welche Folgen hat das?

A

Falls der zulässig Kalibrierzeitraum überschritten wurde, ist der Nutzer des Messgeräts für die anfallenden Produktionsschäden beim Kunden zwischen Ende der Gültigkeit des Kalibrierintervalls und dem Zeitpunkt in dem das Messgerät eingesendet wurde, zuständig. Er muss seinen Kunden über das Versäumnis informieren.

Falls der Nutzer des Messgeräts den Intervall eingehalten hat, liegt die Schuld beim Hersteller, der seinen garantierten Fehlergrenzen nicht gerecht worden ist.

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7
Q

Was ist Eichung? Wofür werden Messgeräte geeicht und von wem?

A

Um Sie in rechtlich relevanten Einsatzbereichen einsetzen zu können. Eichen können nur Eichämter.

Hoheitliche Aufgabe → Ausführung von Eichämtern bis hin zur Technischen Bundesanstalt

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8
Q

Was ist Messen?

A

Messen ist Vergleichen (oder ins Verhältnis setzen) mit einer Einheit.

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9
Q

Vorteile digitale Messwertdarstellung?

A
  • Vermeidung von Ablesefehlern
  • Gute Auflösung
  • Digital Steuerbar und kompatipel mit anderen Bus-Systemen
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10
Q

Auflösung bei digitaler Messwertdarstellung?

A

Die digtiale Auflösung von Messwerten ist durch die Wertigkeit der letzten Stelle der Anzeige bestimmt.
Für eine gute Auflösung sollten möglichst viele Zahlen dargestellt werden.
Bsp.: Messbereich 10V und vier Anzeigeziffern, folglich ist die Auflösung auf 10mV begrenzt.
1 0 0 0
10V 1V 100mV 10mV

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11
Q

Vergleichsbeispiel zur Auflösung digitaler und analoger Messwertdarstellung.

A

Auflösung 0,1 bei vier stellen, 999,9 bedeutet dies eine Auflösung von 0,01 %! Die gleiche Auflösung mit einer analogen Darstellung z.B. auf einer 10 cm langen Skala würde bedeuten, dass eine Zeigerlageänderung von 0,01 mm erkennbar sein müsste.

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12
Q

Was ist in Zusammenspiel von Auflösung digitaler Messgeräte und Anzeigefehler zu beachten?

A

Eine hohe Auflösung ist nur dann sinnvoll, wenn diese auch technisch im Messgerät so umgesetzt ist. Falls der Anzeigefehler z.B. im 10mV Bereich liegt, ergibt es keinen Sinn das Messergebnis auf 1mV genau darzustellen. Daher muss die Messgenauigkeit größer oder gleich der Auflösung sein und niemals kleiner.

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13
Q

Formel zur Ermittlung der Empfindlichkeit bei analogen Messgeräten?

A

E = Δl / ΔM

Empfindlichkeit = Änderung der Zeigerposition auf der Skala / Änderung der Messgröße

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14
Q

Formel zur Ermittlung der Empfindlichkeit digitaler Messgeräte?

A

E = Δz/ΔM

Empfindlichkeit = Ziffernschritt / Änderung der Messgröße

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15
Q

Absoluter Messfehler, Formel und Definition?

A

F = A - W

F = absoluter Fehler
A = angezeigter Messwert
W = wahrer Wert (Messgröße) 

Unter dem absoluten Messfehler versteht man
die Differenz aus dem angezeigten Messwert
und der Messgröße als wahren Wert.

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16
Q

Relativer Messfehler, Formel und Definition?

A

f = F/W x 100%

f = relativer Messfehler

Unter dem relativen Fehler versteht man den
auf den wahren Wert bezogenen absoluten
Fehler.

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17
Q

Wie kann der relative Messfehler für den Fall das wahre Wert unbekannt ist, berechnet werden?

A

f = F/A ; Ännäherungsweise Berechnung; nur wenn F viel kleiner als A

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18
Q

Erkläre den Begriff Genauigkeitsklassen.

A

Genauigkeitsklassen sind eigentlich prozentuale, gerundete, größte festgestellte Fehlmessungen während z.B. der Eichung.

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19
Q

Formel zur Berechnung der Genauigkeitsklasse Gk

A

Gk = FGmax / MB x 100%

Genauigkeitsklasse = Fehlangabe
/ Messbereichsendwert x 100%

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20
Q

Wodurch bestimmt sich die Qualität eines Messgeräts?

A

Maximaler Anzeigefehler verglichen mit dem Preis, sprich Aufwand verglichen mit Resultat (Genauigkeit)

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21
Q

Wie kann der maximal zulässig Messfehler eines Messgeräts mit Hilfe dessen Genauigkeitsklasse festgestellt werden?

A

FGmax = Gk x MB / 100

Gk = Genauigkeitsklasse
MB = Messbereichsendwert
FGmax = Fehlangabe
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22
Q

Nenne Beispiele wodurch es bei Messgeräten zu weiteren Anzeigefehler kommen kann.

A
  • Lage des Zeigerinstruments
  • Temperatur
  • Fremdfeldeinfluss
  • Anwärmeffekt des Messstroms
  • Frequenzeinfluss
  • Abweichung von Sinusform
  • Falsch eingebaute Schalttafel
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23
Q

Erläutere was beim messen mit Zeigerinstrument bezüglich der Lage zu beachten ist.

A

Auf der Skala eines Zeigerinstruments befindet sich ein Symbol, das die Nennlage beschreibt. Weicht die Betriebslage plus-minus 5grad davon ab muss mit weiteren Anzeigefehler gerechnet werden.

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24
Q

Welchen Einfluss kann die Temperatur auf Zeigermessinstrumente haben?

A

Zusätzlicher Fehler kann den Wert der Genauigkeitsklasse erreichen wenn sich die Temp plus-minus 10K gegenüber der Nenntemp. (20C) verändert

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25
Q

Wie können subjektive Messfehler vermindert werden?

A

Mehrfachmessung und Ermittelung des Mittelwerts:

A = A1 + A2 + A3 ….. + An / n

A= endgültiger Messwert
A1..An=Mehrfachmesswerte
n= Anzahl der Messung

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26
Q

Welche Regel gilt Grundsätzlich bei der Fehlerfortpflanzung von Additionen und Subtraktionen?

A

Bei Addition und Subtraktion von Messwerten ergibt sich der maximale absolute Fehler als Summe der Beträge der einzelnen Fehler.

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27
Q

Bei welchen Anwendungen kommt die Fehlerfortpflanzung von Addition und Subtraktion z.B. zum Einsatz?

A

Spannung bei Reihenschaltung

Strom bei Parallelschaltung

28
Q

Bei welchen Anwendungen kommt die Fehlerfortpflanzung von Multiplikation z.B. zum Einsatz?

A

Leistungsberechnung

29
Q

Welche Regel gilt Grundsätzlich bei der Fehlerfortpflanzung von Multiplikationen?

A

Bei der Multiplikation von Messwerten addieren sich deren relative Fehler

30
Q

Welche Regel gilt Grundsätzlich bei der Fehlerfortpflanzung von Divisionen?

A

Bei der und Division von Messwerten addieren sich die Beträge der relativen Fehler

31
Q

Was versteht man in der Messtechnik unter der statistischen Streuung?

A

Abweichungen der einzelnen Messwerte bei wiederholter Messung einer Größe.

32
Q

Wie entsteht die Kurve der Gaußschen Normalverteilung?

A

y-Achse beschreibt die Häufigkeit eines Ergebnisses und die x-Achse das Messergebnis.
Bei ausreichend hoher Anzahl von Messungen entsteht nun eine Glockenkurve.

33
Q

Welche Werte in der Gaußschen Normalverteilung sind relevant?

A

Mittelwert, also der max. Häufigste Wert und Scheitelpunkt, xStrich → wird auch Erwartungswert genannt.

Die Wendepunkte links und rechts des Erwartungswerts bezeichnet man als Standartabweichung (plus, minus)

34
Q

Wie wird der Standartabweichungswert in der Industrie, Technologie genutzt?

A

Wenn der Messaufwand zur Sicherstellung der Qualität eines Bauteil oder Geräts nicht wirtschaftlich oder technisch nicht realisierbar ist, können Kunde und Produzent ein x-Faches des Standartabweichungswerts als Vertrauensbereich vereinbaren.

Nun garantiert der Produzent das z.B. sein Kondensator zu plus minus 3s (99,7%) innerhalb der Standartabweichung liegt.

35
Q

Welcher Wert wird in Bezug auf die eingespeiste Kurvenform bei einem Drehspulenmesswerk immer angezeigt?

A

arithmetische Mittelwert

36
Q

Wie berechnet sich der arithmetische Mittelwert von z.B. gemessenen Strom (sinusförmig) bei einer Einweggleichrichtung?

A

Mittelwert = Spitzenwert / Pi

37
Q

Wie berechnet sich der arithmetische Mittelwert von z.B. gemessen Strom (sinusförmig) bei einer Zweiweggleichrichtung?

A

Mittelwert = 2 * Spitzenwert / Pi

38
Q

Was limitiert die Auflösung von analogen Messgeräten?

A

Die sinnvoll erkennbare und ablesebare Skaleneinstufung

39
Q

Welcher Ausschlag ist zu erwarten wenn na ein Drehspulenmesswerk eine Wechselspannung angelegt wird?

A

Kein Ausschlag ohne Gleichrichter

40
Q

Worin besteht die technische Grundfunktion von Zeigermessgeräten?

A

Zeigerausschlag proportional zum in das Messwerk fließenden Strom

41
Q

Weshalb kann obwohl ein Drehspulen- und Dreheisenmesswerk zunächst nur den Strom misst die Spannung daraus abgeleitet werden?

A

Die Messwerke haben einen Innenwiderstand durch dem der Strom fließt. Der Stromfluss bewirkt einen Spannungsabfall über den Widerstand.

Zeigerausschlag, Strom und Spannung sind also proportional

42
Q

Welches Problem besteht Grundsätzlich bei dem Einsatz von Drehspulenmesswerken als Spannungsmesser?

A

Ri des Messwerks ist der Widerstand der Kupferwicklung. Kupfer zeigt in Bezug auf den Widerstand/Leitwert an starke Temperaturabhängigkeit.
Temperaturkoeffizient = 0,0039/K

→ +3K Abweichung von Umgebungstemperatur (23 Grad) → > 1% Änderung des Widerstandswerts

43
Q

Welche Maßnahme kann ergriffen werden um bei Messwerken mit Kupferwicklung höhere Genauigkeit zu erzielen?

A

Vorwiderstand mit geringen Temperaturkoeffizienten

→ dadurch wird der temp koeffizient des Rg kleiner

Spannungsmessbereichserweiterung fügt einen solche R ein

44
Q

Wie werden die Widerstände bei Spannungsmessbereichserweiterung dimensioniert?

A

Um = Ri x Imax

Spannungsabfall für Vollausschlag = Innenwiderstand x Strom für Vollausschalg

Nun kann das Verhältnis des Messbereichsendwerts zum Vollausschlag gebildet werden

n = UMessbereichendwert/UVollausschlag

Dann;

Ri x n - Ri = Rv

45
Q

Wie werden Widerstände bei Strommessbereichserweiterung dimensioniert?

A

Um = Ri x Imax

Spannungsabfall für Vollausschlag = Innenwiderstand x Strom für Vollausschlag

Nun kann das Verhältnis des Messbereichsendwert zum Vollausschlag gebildet werden.

n = IMessbereichsendwert / IVollausschlag

Rp = Ri / n-1

46
Q

Welche Nachteile weißt die Messbereichserweiterung mit umschaltbaren Nebenwiderstand (Strommessung) auf?

A

Um hohe Ströme messen zu können müssen die Parallelwiderstände sehr niederohmig sein. Der Kontaktwiderstand der Schalterkontakte geht in die Messgenauigkeit mit ein, da dieser in Reihe zum Rp geschalten ist.

Beim Umschalten fließt der volle Strom durch das Messwerk.
Es muss ein spezieller Umschalter (Folge-Umschalter) verwendet werden, der beim Umschalten die benachbarten Kontakte überbrückt, so dass keine Unterbrechung entsteht.

47
Q

Was ist bei der Messbereichsauswahl von Messgeräten zu beachten?

A

Es empfiehlt sich immer zunächst einen großen Messbereich und einen Wechselspannungsmessberich auszuwählen. Bei AC wird DC dargestellt, bei DC AC aber nicht.

Weil kein Gleichrichter davor geschalten ist.

AC wird also nicht gleichgerichtet, und als Sinusförmige Spannung/Strom an das Drehspulenmesswerk weitergeleitet. Aufgrund der Massenträgheit kommt es nicht zum Zeigerausschlag.

48
Q

Wie wird sichergestellt das für Einheiten weltweit die gleichen Maßstäbe gelten?

A

Metrologiebehörden stimmen sich ab so das jeden von ihnen weltweit die gleichen Einheiten benutzen. Die Maßverkörperung für die Kalibrierung ist in mehren Schritten von der nationalen Maßverkörperung abgeleitet.

49
Q

Welcher systematische Messfehler entsteht durch Strommessung?

A

Der Innenwiderstand des Amperemeters erhöht den Gesamtwiderstand der Schaltung wodurch ein kleiner Stromfluss angezeigt wird.

50
Q

Welcher systematische Messfehler entsteht durch Spannungsmessung?

A

Der Innenwiderstand des Voltmeters parallel zur Last verringert den Gesamtwiderstand der Schaltung.
Die Spannungsquelle wird stärker belastet was zu einem höheren Spannungsabfall führt.

51
Q

Welche Eigenschaften bezüglich ihres Widerstands sollten Strom- und Spannungsmessgeräte haben?

A

Strom ideal → Ri = 0

Spannung ideal → Ri = unendlich

52
Q

Erkläre die prinzipielle Funktionsweise eines DMM (digital multimeter).
Nenne ein einfaches Beispiel zur Erläuterung

A

Am Eingang Uref liegt eine genaue bekannte Spannung an. (häufig 100mV)
Am Eingang Umess liegt die zu messende Spannung an.
Das DMM ermittelt das Verhältnis der Spannungen und zeigt diese am Display an.

Bei vierstelliger Anzeige:

Umess = 100mV u. Uref = 100mV

Anzeigewert → 1000

Umess = 57mV u. Uref = 100mV

Anzeigewert → 570

53
Q

Woraus besteht ein digitales Messwerk grundsätzlich?

A
  • Analog-Digitalwandler
  • Spannungsversorgung
  • Display als Anzeige
  • Referenzspannung
54
Q

Wie kann die Messbereichserweiterung beim DMM für Spannungsmessung umgesetzt werden?

A

Mit einer Spannungsteilerkette.

Steht der Schalter zur Messbereichswahl an der obersten Stellung, entspricht der Messbereich, da kein Spannungsteiler, dem des Messbereichs des DMM.

In der zweiten Stellung entsteht ein Spannungsteiler aus dem obersten Widerstand und den Widerständen der verbleibenden Messbereiche addiert.

Jedoch muss beachtet werden das 1/10 des unteren Widerstands an den Folgewiderständen abfällt. Also R2/0,9 z.B.

Die Eingangsspannung kann also aus der Spannungsteilerformel erschloßen werden:

Ua = Ue x R2/R1+R2

55
Q

Was ist im Bezug auf die Eingangswiderstände des DMM zu beachten?

A

Sie sind sehr Hochohmig, der externe Spannungsteiler kaum belastet. Kann also vernachlässigt werden

56
Q

Wie lautet die Formel zum errechnen des Messwert beim Ablesen eines Messergebnisses bei einem analogen Messgerät mit Skalenkonstante?

Plus Bsp.:

A
A = n x k 
Messwert = Anzeige x Skalenkonstante

A = 18 x 0,2V = 3,6V

57
Q

Wie kann Grundsätzlich die Funktionsweise der analogen Messwertdarstellung beschrieben werden?

A

Analoge Messgröße wird auf andere physikalische Größe abgeleitet

58
Q

Wie kann bei analoger Messwertdarstellung eine hohe Auflösung erreicht werden?

A
  1. dünner Zeiger
  2. langer Zeiger
  3. feingeteilte, weitwinkelige Skala
  4. spiegelhinterlegte Skala zur Vermeidung des Parallaxenfehlers
  5. Lichtzeigerinstrument
59
Q

Wie können sich Anzeigebereich und Messbereich eines Analogen Messgeräts unterscheiden?

A
  • Anzeigebereich ist der gesamte Wertebereich

- Messbereich ist der Bereich in dem gemessen wird und der Messgerätehersteller den max. Gerätefehler garantiert

60
Q

Bei welchen Skalen sind Messbereich und Anzeigebereich häufig unterschiedlich?

A

Non linearen Skalen

61
Q

In welchem Fall werden bei analogen Messgeräten

A

Bei Messgeräten mit mehreren Messbereichen, hier können mit Hilfe von Skalenkonstanten im besten Fall Messbereiche durch nur eine Skala genutzt werden.

62
Q

Wie wird bei analogen Messgeräten die Skalenkonstante berechnet?

A

k = MB/ne
Skalenkonstante = Messbereichsendwert / Skalenendwert
Bsp.: k = 100V/10

63
Q

Wodurch wird sichergestellt das z.B. ein Meter in Deutschland, auch in Japan ein Meter ist?

A

Metrologiebehörden stimmen sich untereinander ab, so dass jede Metrologiebehörde weltweit
die gleichen Einheiten benutzt. Die Maßverkörperungen für die Kalibrierung des Messgerätes ist
in mehren Schritten von der nationalen Maßverkörperung abgeleitet.

64
Q

Was bezeichnet der Begriff Eingangswiderstand bei Messbereichserweiterungen für DMMs?

A

Den ersten Widerstand der Widerstandsteilerkette

65
Q

Weswegen kann bei DMM der höchste Spannungsmessbereich oftmals kleiner dimensioniert sein als der Standartwert 2kV?

A

Der Hersteller hatte Probleme mit der Dimensionierung der Spannungsfestigkeit der Spannungsteilerkette

66
Q

Woraus besteht eine Messgröße bzw. Messwert?

A

Zahlenwert und Einheit

67
Q

Erkläre die prinzipielle Funktionsweise von Drehspulemesswerken?

A

Nach Anschluss des Messgeräts fließt ein Strom in Drehspule → Durch den bestromten Leiter der Drehspule wirkt eine Kraft Fl → die gesamte Ablenkkraft ermittelt sich durch Fl x N = Fa

Das Ablenkmoment ermittelt sich aus dem Produkt der Ablenkkraft und dem Radius der Drehspule
Fa x r `= Ma (Ablenkmoment)

Ma = Mg → Gleichgewichtszustand: Ablenkmoment und Gegendrehmoment der Spiralfeder gleichen Sich aus (Zeiger stabil, MW kann abgelesen werden)