Untitled Deck Flashcards
(119 cards)
1
Q
Wie ist der Begriff des Messens zu verstehen, wie und wodurch wird gemessen?
A
Unter Messen versteht man objektives (unabhängig vom Beobachter) und quantitatives (Vergleich mit einem Normal) Beobachten.
2
Q
Was benötigt man zur Messung?
A
- die physikalische Größe mit Einheit
- die Vergleichsgröße (das Normal) mit Einheit
3
Q
Was versteht man unter einer Messgröße? Definition in Worten und Formel!
A
Messgröße = Maßzahl * Einheit; X = x*N; Eine Messgröße ist die durch die Messung zu erfassende physikalische Größe.
4
Q
Welche grundlegenden Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit eine Messung richtig durchgeführt werden kann?
A
- Fundamentalvoraussetzung: die zu messende Größe muss eindeutig definiert sein
- Fundamentalvoraussetzung: die Vergleichsgröße (Messnormal) muss festgelegt sein
5
Q
Wie viele grundlegende Voraussetzungen müssen erfüllt werden?
A
Die beiden Fundamentalvoraussetzungen.
6
Q
Wo erfolgt die Definition einer Basisgröße?
A
Durch die Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM).
7
Q
Was versteht man unter einer Basisgröße?
A
Den 7 Basiseinheiten werden 7 Basisgrößen zugeordnet, die als von einander unabhängig betrachtet werden.
8
Q
Wie viele Basisgrößen gibt es?
A
7.
9
Q
Nennen Sie alle Basisgrößen mit Basiseinheiten!
A
Länge in Meter [m]; Masse in Kilogramm [kg]; Zeit in Sekunde [s]; elektrische Stromstärke in Ampère [A]; thermodynamische Temperatur in Kelvin [K]; Stoffmenge in Mol [mol]; Lichtstärke in Candela [cd].
10
Q
Was versteht man unter einer abgeleiteten Größe?
A
Kombination von Basisgrößen, dargestellt als algebraische Ausdrücke.
11
Q
Nennen Sie 3 Beispiele für abgeleitete Größen!
A
Fläche [m²]; Geschwindigkeit [m/s]; Frequenz [Hz = 1/s]; Kraft [N=kg*m/s²].
12
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messgröße X
A
physikalische Größe, die durch Messung erfasst werden soll.
13
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messwert x
A
Der aus der Anzeige ermittelte Wert, der aus Maßzahl (Zahlenwert) und Einheit besteht.
14
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Anzeige xa
A
Messwertausgabe in einer für den Menschen wahrnehmbaren Form, z.B. Zahlenwert, Skalenteil, Längeneinheit.
15
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messergebnis
A
Im einfachsten Fall ein Messwert, meistens aber Mittelwertbildung über mehrere Messwerte.
16
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messunsicherheit
A
Angabe zur Abweichung des Messergebnisses vom wahren Wert der Messgröße.
17
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messprinzip
A
Charakteristisches physikalisches Phänomen, das im Messverfahren verwendet wird.
18
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messverfahren
A
Funktionsweise der Messeinrichtung.
19
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messeinrichtung
A
Gesamtheit der zum Zwecke der Messung benutzten Elemente.
20
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messsystem
A
Gesamtheit von Messeinrichtung und Umgebung.
21
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messgerät
A
Baueinheit, welche Teil oder Ganzes einer Messeinrichtung sein kann.
22
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messbereich
A
Der Teil des Anzeigebereiches, in welchem der Fehler im Rahmen der Spezifikationen bleibt.
23
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Anzeigebereich
A
Bereich der Messwerte, die an einem Ausgabegerät angezeigt werden können.
24
Q
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messfehler
A
Jedes Messergebnis wird durch ganz unterschiedliche Einflüsse verfälscht.
25
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messraum
Ein Raum, in welchem für die Messung besonders günstige Bedingungen bestehen.
26
Definieren Sie folgende Grundbegriffe der Messtechnik: Messprotokoll
Dokumentation der Messung mit allen Messergebnissen und den Messbedingungen.
27
Was versteht man unter einem direkten Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Der gesuchte Messwert wird durch den direkten Vergleich mit einem Normal derselben Messgröße bestimmt.
## Footnote
Beispiele: Längenmessung durch Maßband, Kraftmessung durch Gegenkraft.
28
Was versteht man unter einem indirekten Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Der gesuchte Messwert wird auf die Bestimmung geeigneter physikalischer Größen zurückgeführt.
## Footnote
Beispiele: Messuhren, Ultraschall-Abstandsaufnehmer.
29
Was versteht man unter analogen Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele! Nennen Sie Vor- und Nachteile!
Analoge Messverfahren übertragen die Information in direkter Zuordnung der Maßzahl.
## Footnote
Beispiele: Temperaturmessung mit Flüssigkeitsthermometer, Thermoelement. Vorteile: einfache Messgeräte, kontinuierliche Messwertanzeige. Nachteile: reduzierte Genauigkeit.
30
Was versteht man unter digitalen Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele. Nennen Sie Vor- und Nachteile!
Digitale Messverfahren übertragen die Information durch elektronische Verarbeitung der Ziffern.
## Footnote
Beispiele: 7-Segment-Anzeige, Elektronisches Digitalmultimeter. Vorteile: hohe Genauigkeit, problemlose Datenübertragung. Nachteile: meist komplexe Geräte.
31
Was versteht man unter zeitlich kontinuierlichen Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Bei zeitlich kontinuierlichen Messverfahren kann der Messgröße jederzeit eine Maßzahl zugeordnet werden.
## Footnote
Beispiele: Temperaturmessung mit Flüssigkeitsthermometer, elektrische Strommessung.
32
Was versteht man unter zeitlich diskontinuierlichen Messverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Bei zeitlich diskontinuierlichen Messverfahren kann nicht zu jedem Zeitpunkt der Messgröße eine Maßzahl zugeordnet werden.
## Footnote
Beispiele: Temperaturmessung mit Thermoelement, elektrische Strommessung mit digitalem Multimeter.
33
Was versteht man unter Ausschlagsverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Der durch die Messgröße bewirkte Ausschlag wird mit einer Skala verglichen.
## Footnote
Beispiele: Ausschlag-Widerstandsmessbrücke, Personenwaage.
34
Was versteht man unter Kompensationsverfahren? Nennen Sie 2 Beispiele!
Der durch die Messgröße bewirkte Effekt wird kompensiert, sodass der Zeiger auf „Null“ steht.
## Footnote
Beispiele: Abgleich-Widerstandsmessbrücke, Balkenwaage.
35
Was versteht man unter der „Bürde“? Beispiele!
Rückwirkung des Messvorgangs auf die Messgröße.
## Footnote
Beispiele: Abbremsung durch Anpressdruck, Temperaturmessung mit Thermoelement.
36
Was versteht man unter Repräsentativität? Nennen Sie 2 Beispiele.
Eine Messung ist repräsentativ, wenn ein eindeutiger, quantitativer funktionaler Zusammenhang besteht.
## Footnote
Beispiele: alle indirekten Messverfahren zur Längenmessung, Messung der Temperatur am richtigen Ort.
37
Was ist für eine aussagekräftige Messung nötig?
Repräsentativität ist neben den beiden Fundamentalvoraussetzungen die wesentliche Voraussetzung.
38
Was versteht man unter Repräsentativitätsfehlern? Nennen Sie 2 Beispiele!
Eine Messung ist nicht repräsentativ, wenn die Messgröße nicht repräsentativ für die Aufgabengröße ist.
## Footnote
Beispiele: Anwendung eines falschen Aufgabengesetzes, Verwendung einer nicht geeigneten Messeinrichtung.
39
Was kann man über Repräsentativitätsfehler allgemein sagen?
Repräsentativitätsfehler sind kaum nachzuweisen und können sehr groß sein.
40
Was versteht man unter einer Messabweichung (Messfehler, Fehler)? Definition in Worten und Formel!
Eine Messabweichung ist die Differenz zwischen dem angezeigten Messwert und dem wahren Wert der Messgröße.
## Footnote
Formel: E = xa-X.
41
Was versteht man unter Korrektion, Korrektur? Definition in Worten und Formel!
Die Korrektion ist die Differenz zwischen dem wahren Wert und dem angezeigten Messwert.
## Footnote
Formel: B = X - xa.
42
Nennen Sie charakteristische Fehlerursachen für systematische Fehler ES! Können diese gefunden werden?
Abweichung von der Bezugstemperatur, Teilungsfehler an Skalen.
## Footnote
Ja; X = xa - ES.
43
Welche Folgen haben systematische Abweichungen?
- ergibt falschen Messwert
- hat keine Streuung
- ist reproduzierbar.
44
Nennen Sie charakteristische Fehlerursachen für zufällige Fehler! Wann bzw. wie kann man diese erkennen?
Falsches Ablesen einer analogen Anzeige, Reibung, Abnutzung.
## Footnote
Zufällige Fehler lassen sich nur erkennen, wenn man eine große Anzahl von Messungen durchführt.
45
Welche Verteilungsfunktion nimmt in der Messtechnik eine besondere Stellung ein? Warum ist dies so?
Gauß-Verteilung: beschreibt zufällige Prozesse sehr gut.
46
Was beschreibt die Gauß´schen Normalverteilung / das Gauß´schen Fehlerverteilungsgesetz?
Die Häufigkeitsverteilung h(x) der Messwerte xai um den Mittelwert µ.
47
Welche Verteilungsfunktion nimmt in der Messtechnik eine besondere Stellung ein? Warum ist dies so?
Gauß-Verteilung: eine statistische Verteilung, welche zufällige Prozesse aller Art sehr gut beschreibt, z.B. auch das Auftreten zufälliger Fehler in einer Messreihe.
48
Was beschreibt die Gauß'sche Normalverteilung?
Die Häufigkeitsverteilung h(x) der Messwerte xai um den Mittelwert µ unter der Voraussetzung, dass eine sehr große Zahl von Messungen erfolgt ist und der Zufall frei wirken konnte.
49
Was versteht man unter dem Begriff Varianz?
Varianz ist ein Maß für die Abweichung der Messwerte vom Erwartungswert µ. Die Varianz entspricht dem 2. Moment der Verteilungsdichte.
50
Welche Einflussgrößen bestimmen die Varianz?
Anzahl der Messungen; Messwerte xai; Erwartungswert.
51
Was versteht man unter dem Begriff Streuung?
Die Streuung s² ist ein Maß für die Abweichung der Messwerte vom Mittelwert.
52
Welche Einflussgrößen bestimmen die Streuung?
Anzahl der Messungen; Messwerte xai; Mittelwert.
53
Worin unterscheiden sich Streuung und Varianz?
Die Varianz kann nur bei einer unendlich großen Anzahl von Messungen bestimmt werden, für die Streuung hingegen reichen einige wenige Messwerte aus.
54
Für welchen Fall sind Varianz und Streuung gleich?
Für n = 1.
55
Was versteht man unter dem Begriff Vertrauensbereich?
Der Bereich um den arithmetischen Mittelwert (µ) von n Messwerten, in welchem der wahre Wert X der Messgröße mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit P enthalten ist.
56
Was sind Einflussgrößen beim Vertrauensbereich?
Vertrauensbereich, Anzahl der Messungen.
57
Nennen Sie 3 wesentliche Ursachen zufälliger Messabweichungen.
Nichterfassbare Änderungen der Messeinrichtung; nichterfassbare Einflüsse des Messenden; nichterfassbare Einflüsse der Umgebung.
58
Wie funktionieren induktive Wegaufnehmer?
Induktive Wegaufnehmer nutzen das Messprinzip des Differential-Aufnehmers. Die Änderung der Induktivität von Spulen wird gemessen, wenn der Eisenkern im Innern der Spule verschoben wird.
59
Wie ist die Induktivität definiert?
L = N² * µ0 * µr * A * s⁻¹ = N² / Rm.
60
Wo liegen die Grenzen der Messgenauigkeit bei induktiven Wegaufnehmern?
0,01µm – 0,5µm.
61
Nennen Sie jeweils 2 Vor- und Nachteile von induktiven Wegaufnehmern.
Vorteile: Rückwirkungsfrei, schnelle Messung. Nachteile: messtechnischer Aufwand, teuer.
62
Was ist ein Profiler?
Profiler sind Messgeräte, die mit größter Genauigkeit kleinste Strukturen vermessen können.
63
Wie erfolgt die Ausrichtung der Probe bei der Messung mit Profiler?
Bewegung der Probe erfolgt mittels eines Kreuz-Drehtisches mit zwei Antrieben.
64
Nennen Sie jeweils 2 Vor- und Nachteile eines Profilers.
Vorteile: Messung im nm-Bereich, höchste Auflösung. Nachteile: begrenzte Probendicke, komplexe Bedienung.
65
Was versteht man unter einem Koordinatenmessgerät (KMG)?
Ein KMG ist eine Messeinrichtung, die den Ort einer Vorrichtung im Raum sehr genau bestimmen kann.
66
Aus welchen Baugruppen besteht ein KMG?
Mechanische Vorrichtung; Messsystem; Messkopf; Bedienpult; Rechner.
67
In welche 4 Gruppen lassen sich KMG einteilen?
Ausleger-KMG; Portal-KMG; Ständer-KMG; Brücken-KMG.
68
Wie viele Messeinrichtungen benötigt ein KMG für den räumlichen Bereich?
3 Messeinrichtungen für x-, y- und z-Richtung.
69
Nennen Sie 3 verschiedene Arten von Tastköpfen.
Schaltender Tastkopf, messender Tastkopf, optischer Tastkopf.
70
Was ist ein inkrementaler Weggeber / Winkelgeber?
Inkrementale Weggeber/Winkelgeber sind Längen- bzw. Winkelmesseinrichtungen.
71
Nennen Sie 2 typische Anwendungen des inkrementalen Messverfahrens.
Wegmessung an NC-Maschinen; Winkelmessung an Stellmotoren.
72
Wo liegen typischerweise die Grenzen der Messgenauigkeit für diese Messsysteme?
Wegmessung: 0,2µm bis 10µm; Winkelmessung: 1,5" (Bogensekunden).
73
Was ist ein Absolutgeber?
Absolutweggeber und Absolutwinkelgeber sind Längen- bzw. Winkelmesseinrichtungen, die die Position direkt aus dem Teilungsmuster ableiten.
74
Wie groß ist normalerweise die Spurenzahl?
Zwischen 8 und 20.
75
Worin unterscheiden sich Graycode und Dualcode?
Graycode: Einschrittiger Code; Dualcode: Kode, bei dem sich mehrere Bits ändern.
76
Nennen Sie 2 typische Anwendungen eines Winkelabsolutgebers.
Prüfmaschinen, Präzisionsmesstechnik.
77
Was ist ein Laser-Interferometer?
Laserinterferometer beruhen auf der kohärenten Überlagerung von zwei Lichtstrahlen eines Lasers.
78
Nennen Sie 3 typische Anwendungen des interferometrischen Mesverfahrens.
Weg- und Winkelmessung; Geradheitsmessung; Ebenheitsmessung.
79
Was ist ein Laufzeit-Messgerät?
Laufzeit-Messgeräte messen berührungslos Entfernungen nach dem Prinzip der Laufzeitmessung von Pulssignalen.
80
Aus welchen Komponenten besteht ein Laufzeit-Messgerät?
Lasersender, Empfänger/Detektor, Zeitmessung, Auswertung und Anzeige.
81
Nennen Sie 2 Vor- und Nachteile eines Laufzeit-Messgeräts.
Vorteile: absolute Messung, große Abstände möglich. Nachteile: Justage, Preis.
82
Was versteht man unter einem Lasermikrometer?
Das Lasermikrometer ist ein sehr genaues Laserscanner-System, das berührungsfrei Längenmaße aufnimmt.
83
Was kann mit einem Lasermikrometer gemessen werden?
Durchmesser eines Objekts, Abstand zweier Objekte, Lage der äußeren Kanten.
84
Nennen Sie 2 Vor- und Nachteile eines Lasermikrometers.
Vorteile: genaue absolut Messung, schnelle Messung. Nachteile: Zuordnung der Messdaten, teuer.
85
Welches physikalische Prinzip liegt der Wirkungsweise eines Dehnungsmessstreifens (DMS) zugrunde?
Änderung des Widerstandes durch mechanische Belastung.
86
Nennen Sie 3 typische DMS-Strukturen.
Folien-DMS, Draht-DMS, DMS-Rosette.
87
Nennen Sie 3 typische Werkstoffe, aus welchen DMS gefertigt werden.
Konstantan, Silizium, Platin.
88
Welche Materialien haben die höchsten k-Faktoren?
Halbleiter (Silizium).
89
Nennen Sie 3 Störgrößen, die die Messgenauigkeit bei DMS-Anwendungen beeinflussen.
Temperatur, elektrische Belastung, Stabilität.
90
Wozu dient das Kompensationsprinzip der Brückenschaltung?
Die Störgröße Temperatur wird kompensiert.
91
Was wird bei Verwendung eines TK-DMS kompensiert?
Die Widerstandsänderung, die sich aufgrund der Temperaturänderung ergeben würde.
92
Von welchen Faktoren hängt die Widerstandsänderung ab?
R = ρ * (l / A).
93
Wie groß ist der Widerstand eines DMS typischerweise?
Typischer Widerstand: 120 Ω.
94
In welchem Bereich liegt die Änderung des Widerstandes?
Im μΩ-Bereich.
95
Was kompensiert die Widerstandsänderung?
Die Widerstandsänderung, die sich aufgrund der Temperaturänderung ergeben würde.
96
Von welchen Faktoren hängt die Widerstandsänderung ab?
R = spezifischer Widerstand; l = Länge; A = Querschnittsfläche.
97
Wie groß ist der Widerstand eines DMS typischerweise?
Typischer Widerstand: 120.
98
In welchem Bereich liegt die Änderung des Widerstandes?
Im -Bereich.
99
Welche elektrische Schaltung wird für die Messung mit DMS überwiegend benutzt?
Wheatstonesche Brückenschaltung (Ausschlag-Widerstandsmessbrücke).
100
Was muss vor jeder Messung durchgeführt werden?
Nullabgleich: Abgleich der ohmschen Widerstände der Messbrücke (Betrag R); Phasenabgleich zwischen Strom und Spannung, = 0 (Phase C). Kalibrierung: Dem Ausschlag des Anzeigeinstrumentes wird ein Messwert zugeordnet.
101
Welche Anzeige ergibt ein vollständiger Betragsabgleich?
Ein vollständiger Betragsabgleich ergibt die Anzeige 0.
102
Was ist die Aufgabengröße (Ausgangsgröße)?
Die Dehnung.
103
Was ist die Messgröße (Eingangsgröße)?
Der Widerstand R.
104
Zu welcher Art von Messverfahren gehört der DMS-Versuch?
Indirekte Messverfahren.
105
Wodurch erhält man den einfachen Zusammenhang für ?
Durch die Reihenentwicklung nach Taylor.
106
Welche physikalische Eigenschaft ermöglicht das Messen der Temperatur mit Thermoelementen?
Seebeck-Effekt.
107
Welche Typen von Thermoelementen gibt es?
Thermoelement Typ K; Thermoelement Typ S.
108
Wie ist die Thermospannung definiert?
Utherm = ktherm*(T-T0).
109
Wie ist die Empfindlichkeit definiert? Einheit!
Ktherm = (U1-U0)/(T1-T0) [mV/K].
110
Wie groß ist die Thermokraft der bekannten Thermoelemente?
Typ K: ktherm= 40µV/K; Typ S: ktherm=8µV/K.
111
Worauf ist bei der Messung der Temperatur mit Thermoelementen zu achten?
-Die Temperatur der Vergleichsstelle muss konstant gehalten werden; -Bei hohen Temperaturen altern die Thermoelemente schnell, Messergebnis wird ungenau.
112
Nenne Sie Messaufnehmer, die über den elektrischen Widerstand die Temperatur messen!
Widerstandsthermometer Pt100; Heißleiter NTC; Kaltleiter PTC.
113
Nennen Sie ein Beispiel für ein Widerstandsthermometer!
Pt 100.
114
Welchen Vorteil hat der Pt 100?
Temperaturkoeffizient ist fast konstant, lineare Kennlinie, einfache Bestimmung des Aufgabengesetzes für .
115
Wie groß ist der Temperaturkoeffizient beim Pt 100?
Temperaturkoeffizient 3,85*10-3 K-1.
116
In welchem Temperaturbereich ist der Pt 100 einsetzbar?
- 200C° bis 850°C.
117
Wovon ist der Temperaturbereich eines Pt 100 abhängig?
Vom mechanischen Aufbau.
118
Warum geht der Widerstand der Anschlussleitung nicht ins Messergebnis ein?
Wegen der 4-leiterbeschaltung.
119
Wie kann der Widerstand bei einer beliebigen Temperatur berechnet werden?
; Bezugsgrößen: T0= 0°C (273K); R0=100.
