Hoffmann Taschenbuch der Messtechnik
1. neu bearbeitete Auflage 2015
ISBN: 978-3-446-44511-6
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
E-Book, Deutsch, 688 Seiten
ISBN: 978-3-446-44511-6
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Das Taschenbuch der Messtechnik
- deckt das Gesamtgebiet der elektrischen und nichtelektrischen Messtechnik ab
- vermittelt Wissen kompakt und strukturiert
- enthält viele Beispiele aus der messtechnischen Praxis
- bringt Übersichten zu Formelzeichen, Einheiten und Umrechnungen
- schlägt eine Brücke zur Spezialliteratur durch ein umfangreiches, fachlich gegliedertes Literaturverzeichnis
Für Studierende, Ingenieure und Wissenschaftler
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
Weitere Infos & Material
1;Vorwort;8
2;Inhaltsverzeichnis;10
3;1 Grundbegriffe;20
3.1;1.1 Gegenstand der Messtechnik;20
3.2;1.2 Messtechnische Disziplinen, Aufgaben und Ziele;21
3.2.1;1.2.1 Bezeichnungen;21
3.2.2;1.2.2 Strategische Ziele;23
3.2.3;1.2.3 Messtechnische Handlungen und Einrichtungen;25
3.3;1.3 Größen und Einheiten;27
3.3.1;1.3.1 Größen;28
3.3.2;1.3.2 Einheiten;28
3.4;1.4 Messgrößenwandlung;30
3.5;1.5 Grundstrukturen;33
3.6;1.6 Weiterverarbeitung;36
3.7;1.7 Unifizierung und Schnittstellen;38
3.7.1;1.7.1 Aufgabenunifizierung;38
3.7.2;1.7.2 Schnittstellen;38
3.8;1.8 Signale;39
3.8.1;1.8.1 Signalmerkmale;40
3.8.2;1.8.2 Signalwandlung;42
3.8.3;1.8.3 Abtastung und Analog/Digital-Umsetzung;44
3.8.4;1.8.4 Einheitssignale;45
3.9;1.9 Kennfunktionen und Kennwerte;47
3.9.1;1.9.1 Statische Kennfunktionen und Kennwerte;48
3.9.2;1.9.2 Dynamische Kennfunktionen und Kennwerte;49
3.9.3;1.9.3 Fehler;51
3.10;1.10 Entwicklungstendenzen;51
3.10.1;1.10.1 Historischer Rückblick;52
3.10.2;1.10.2 Ausblick;54
4;2 Messen elektrischer Größen;56
4.1;2.1 Größen in Gleich- und Wechselspannungssystemen;56
4.1.1;2.1.1 Gleichspannung und Gleichstrom;56
4.1.2;2.1.2 Wechselspannung und Wechselstrom;59
4.1.3;2.1.3 Grundschaltelemente;63
4.1.4;2.1.4 Wechselspannungen und Wechselströme im Dreiphasensystem;65
4.1.5;2.1.5 Impulsförmige und zufällige Spannungs- und Stromverläufe;68
4.1.6;2.1.6 Leistung;69
4.1.6.1;2.1.6.1 Wirkleistung;70
4.1.6.2;2.1.6.2 Blindleistung;72
4.1.6.3;2.1.6.3 Scheinleistung;73
4.1.6.4;2.1.6.4 Leistungsfaktor;74
4.1.7;2.1.7 Wirk- und Blindenergie;74
4.1.8;2.1.8 Größen des elektrischen und magnetischen Feldes;74
4.2;2.2 Messwerke und Messgeräte;76
4.2.1;2.2.1 Messung zeitlicher Verläufe;84
4.2.2;2.2.2 Messung von Gleichstrom und Gleichspannung;90
4.2.3;2.2.3 Messung des Quotienten zweier Gleichgrößen;92
4.2.4;2.2.4 Messung des Spitzenwertes;92
4.2.5;2.2.5 Messung des Gleichrichtwertes;93
4.2.6;2.2.6 Messung des Effektivwertes;94
4.2.7;2.2.7 Messung der Leistung;98
4.2.8;2.2.8 Messung der Energie;100
4.2.9;2.2.9 Messung der Frequenz;103
4.2.10;2.2.10 Messung des Phasenwinkels;104
4.2.11;2.2.11 Messung magnetischer Feldgrößen;106
4.2.12;2.2.12 Messung elektrischer Feldgrößen;107
4.2.13;2.2.13 Universalmessgeräte und Messplätze;107
4.2.14;2.2.14 Kenngrößen und Anwenderinformationen;109
4.3;2.3 Messzubehör;110
4.3.1;2.3.1 Normale;110
4.3.2;2.3.2 Messwiderstände;111
4.3.3;2.3.3 Spannungsteiler;111
4.3.4;2.3.4 Messwandler;113
4.3.5;2.3.5 Messumformer;115
4.4;2.4 Messverfahren zur Messung elektrischer Größen;117
4.4.1;2.4.1 Widerstand;118
4.4.2;2.4.2 Induktivität;120
4.4.3;2.4.3 Kapazität und Verlustfaktor;122
4.4.4;2.4.4 Spannung;124
4.4.5;2.4.5 Strom;126
4.4.6;2.4.6 Leistung;126
4.4.7;2.4.7 Energie;128
4.4.8;2.4.8 Phasenwinkel;129
4.4.9;2.4.9 Frequenz;129
4.4.10;2.4.10 Klirrfaktor;130
4.4.11;2.4.11 Formfaktor;130
4.4.12;2.4.12 Teilentladungen;130
4.5;2.5 Analyse elektrischer Signale;131
4.5.1;2.5.1 Harmonische Analyse;131
4.5.2;2.5.2 Fourier-Transformation;133
5;3 Messen nichtelektrischer Größen;137
5.1;3.1 Temperatur;137
5.1.1;3.1.1 Thermoelemente;137
5.1.2;3.1.2 Metall-Widerstandsthermometer;141
5.1.3;3.1.3 Heißleiter;143
5.1.4;3.1.4 Kaltleiter;145
5.1.5;3.1.5 Silizium-Widerstandstemperatursensor;146
5.1.6;3.1.6 Silizium-Sperrschicht-Temperatursensor;147
5.1.7;3.1.7 Quarztemperatursensor;148
5.1.8;3.1.8 Faseroptisches Lumineszenzthermometer;149
5.1.9;3.1.9 Störung des Temperaturfeldes durch Berührungsthermometer;150
5.1.10;3.1.10 Thermosäule;151
5.1.11;3.1.11 Bolometer;152
5.1.12;3.1.12 Pyroelektrischer Temperatursensor;152
5.1.13;3.1.13 Strahlungspyrometer;155
5.2;3.2 Druck;156
5.2.1;3.2.1 Federelastische Druckmessgeräte;157
5.2.2;3.2.2 Flüssigkeitsmanometer;160
5.2.3;3.2.3 Druckmessumformer;161
5.2.3.1;3.2.3.1 Druckmessumformer nach dem Dehnungsmessstreifen-(DMS-)Prinzip;162
5.2.3.2;3.2.3.2 Druckmessumformer nach dem piezoresistiven Prinzip;162
5.2.3.3;3.2.3.3 Druckmessumformer nach dem induktiven Prinzip;165
5.2.3.4;3.2.3.4 Druckmessumformer nach dem kapazitiven Prinzip;166
5.2.3.5;3.2.3.5 Druckmessumformer nach dem Prinzip der Resonanzfrequenzmessung;168
5.2.3.6;3.2.3.6 Druckmessumformer nach dem piezoelektrischen Prinzip;169
5.2.3.7;3.2.3.7 Druckmessumformer mit Schwingquarzen;170
5.2.3.8;3.2.3.8 Drucksensoren nach dem Prinzip der akustischen Oberflächenwellen;170
5.2.4;3.2.4 Vakuumdruckmessung;171
5.3;3.3 Durchfluss;172
5.3.1;3.3.1 Durchflussmessung durch energetische Beziehungen einer Strömung;173
5.3.2;3.3.2 Volumenzähler;176
5.3.3;3.3.3 Schwebekörper-Durchflussmessung;178
5.3.4;3.3.4 Magnetisch-induktive Durchflussmessung (MID);180
5.3.5;3.3.5 Wirbelfrequenz-Durchflussmessung;181
5.3.6;3.3.6 Laufzeitverfahren (Korrelation);184
5.3.7;3.3.7 Ultraschall-Durchflussmessung;185
5.3.8;3.3.8 Massendurchflussmessung nach dem Coriolis-Prinzip;188
5.3.9;3.3.9 Durchflussmessung auf thermischer Grundlage;190
5.3.10;3.3.10 Geschwindigkeitsmessung nach dem Laser-Doppler-Verfahren;192
5.4;3.4 Füllstand und Grenzstand;193
5.4.1;3.4.1 Verfahren mit Schwimmern und Tastplatten;193
5.4.2;3.4.2 Kapazitive und konduktive Füllstandsmessung;195
5.4.3;3.4.3 Füllstandsmessung mit thermischen Verfahren;197
5.4.4;3.4.4 Füllstandsmessung mit radiometrischen Verfahren;198
5.4.5;3.4.5 Füllstandsmessung mit Schall und Ultraschall;199
5.4.6;3.4.6 Füllstandsmessung mit optischen Verfahren;200
5.4.7;3.4.7 Füllstandsmessung mit Mikrowellen nach dem Radar-Prinzip;201
5.4.8;3.4.8 Füllstandsmessung über Kraft- und Druckmessungen;202
5.4.9;3.4.9 Weitere Methoden zur Grenzstandsüberwachung und zur Füllstandsmessung;203
5.5;3.5 Dichte;204
5.5.1;3.5.1 Dichtemessung fester Stoffe;205
5.5.1.1;3.5.1.1 Wägemethoden;205
5.5.1.2;3.5.1.2 Auftriebsmethoden;205
5.5.2;3.5.2 Dichtemessung von Flüssigkeiten;206
5.5.2.1;3.5.2.1 Wägemethoden, kontinuierlich und diskontinuierlich;206
5.5.2.2;3.5.2.2 Auftriebsmethoden, kontinuierlich und diskontinuierlich;207
5.5.2.3;3.5.2.3 Hydrostatische Dichtemessmethoden;209
5.5.2.4;3.5.2.4 Radiometrische Dichtemessmethoden;210
5.5.2.5;3.5.2.5 Resonanz- bzw. Schwingungsdichtemessmethoden;210
5.5.2.6;3.5.2.6 Spezielle Verfahren für die Dichtemessung;211
5.5.3;3.5.3 Dichtemessung von Gasen;211
5.5.3.1;3.5.3.1 Wäge- und Auftriebsmethoden zur Gasdichtemessung;211
5.5.3.2;3.5.3.2 Ausström- und Schleuderverfahren für die Gasdichtemessung;212
5.5.3.3;3.5.3.3 Schwingungsmethoden für die Gasdichtemessung;213
5.6;3.6 Viskosität;214
5.6.1;3.6.1 Abhängigkeit der Viskosität von verschiedenen Einflussgrößen;217
5.6.2;3.6.2 Kapillarviskosimeter;218
5.6.3;3.6.3 Rotationsviskosimeter;218
5.6.4;3.6.4 Verschiebung zweier konzentrischer Zylinder;219
5.6.5;3.6.5 Kugelfallviskosimeter;219
5.6.6;3.6.6 Schwebekörperviskosimeter;219
5.6.7;3.6.7 Schwingungsviskosimeter;219
5.7;3.7 Oberflächenspannung;220
5.7.1;3.7.1 Ringaufnehmer;220
5.7.2;3.7.2 Plattenaufnehmer;221
5.8;3.8 Messen mechanischer und geometrischer Größen;221
5.8.1;3.8.1 Messen von Längen und Winkeln;221
5.8.1.1;3.8.1.1 Mechanische Verfahren;222
5.8.1.2;3.8.1.2 Induktive und kapazitive Verfahren;223
5.8.1.3;3.8.1.3 Optische Verfahren;225
5.8.1.4;3.8.1.4 Ultraschallverfahren;229
5.8.1.5;3.8.1.5 Winkelbestimmung;230
5.8.2;3.8.2 Positionsbestimmung;231
5.8.2.1;3.8.2.1 Optische Verfahren;231
5.8.2.2;3.8.2.2 Nichtoptische Verfahren;232
5.8.3;3.8.3 Messen von Dehnungen und daraus abgeleiteten Größen;235
5.8.3.1;3.8.3.1 Metall-Dehnungsmessstreifen;237
5.8.3.2;3.8.3.2 Halbleiter-Dehnungsmessstreifen;238
5.8.3.3;3.8.3.3 Anordnungen von Dehnungsmessstreifen;239
5.8.4;3.8.4 Messen von Kräften;240
5.8.5;3.8.5 Beschleunigungs- und Schwingungsmessung;243
5.8.6;3.8.6 Messung der Masse;246
5.8.7;3.8.7 Drehmomentmessung;248
5.8.8;3.8.8 Messen von Oberflächeneigenschaften fester Stoffe;250
5.8.8.1;3.8.8.1 Bestimmung von Gestaltabweichungen;250
5.8.8.2;3.8.8.2 Bestimmung der Härte;252
5.8.8.3;3.8.8.3 Bestimmung der Schichtdicke;253
5.9;3.9 Zeitmessung;254
5.9.1;3.9.1 Zeitskalen;254
5.9.2;3.9.2 Zeitbasen;255
5.9.2.1;3.9.2.1 RC-Schaltungen;255
5.9.2.2;3.9.2.2 Kondensator-Konstantstromladung;256
5.9.2.3;3.9.2.3 LC-Oszillatoren;256
5.9.2.4;3.9.2.4 Quarzoszillatoren;257
5.9.3;3.9.3 Zeitsignale von Funksendern;257
5.9.3.1;3.9.3.1 DCF77;257
5.9.3.2;3.9.3.2 GPS;258
5.9.3.3;3.9.3.3 Galileo;259
5.10;3.10 Frequenzmessung;259
5.10.1;3.10.1 Bestimmung der Frequenz;259
5.10.2;3.10.2 Rückführung der Frequenz- auf die Zeitmessungen;259
5.10.3;3.10.3 Frequenzteiler, Frequenzvervielfachung;260
5.11;3.11 Drehzahl- und Winkellageerfassung;261
5.11.1;3.11.1 Optische Signalgeber;261
5.11.2;3.11.2 Induktive Signalgeber;262
5.11.3;3.11.3 Feldplatten- und Hall-Geber;263
5.11.4;3.11.4 Tachogenerator;264
5.11.5;3.11.5 Stroboskop;264
5.12;3.12 Konzentrations- und Analysenmesstechnik;264
5.12.1;3.12.1 Wichtige Grundprinzipien;265
5.12.1.1;3.12.1.1 Prinzip der Absorption;266
5.12.1.2;3.12.1.2 Prinzip der Reflexion;267
5.12.1.3;3.12.1.3 Prinzip der Emission;267
5.12.1.4;3.12.1.4 Prinzip der Chromatographie;268
5.12.2;3.12.2 Gas- und Flüssigkeitschromatographie;269
5.12.3;3.12.3 Massenspektroskopie;271
5.12.4;3.12.4 NMR-Spektroskopie;273
5.12.5;3.12.5 Röntgenfluoreszenzanalyse;274
5.12.6;3.12.6 Optische Analyseverfahren;277
5.12.6.1;3.12.6.1 UV/VIS-Spektroskopie;277
5.12.6.2;3.12.6.2 Flammenspektroskopie / AAS, AES;278
5.12.6.3;3.12.6.3 Funken-/Bogenspektroskopie;279
5.12.6.4;3.12.6.4 Fluoreszenzspektroskopie;280
5.12.6.5;3.12.6.5 Infrarot- und Raman-Spektroskopie;281
5.12.6.6;3.12.6.6 Refraktometrie;285
5.12.6.7;3.12.6.7 Polarimetrie;288
5.12.7;3.12.7 Kalorimetrie;289
5.12.8;3.12.8 Wärmeleitfähigkeitsmessung zur Gaskonzentrationsbestimmung;291
5.12.9;3.12.9 Wärmetönungsmessung;292
5.12.10;3.12.10 Flammenionisationsmessung;293
5.12.11;3.12.11 Sauerstoffmessung;294
5.12.11.1;3.12.11.1 Ringkammersauerstoffsensor;294
5.12.11.2;3.12.11.2 Hitzdrahtsauerstoffsensor;295
5.12.11.3;3.12.11.3 Magnetomechanische Geräte;296
5.12.11.4;3.12.11.4 Magnetopneumatische Geräte;297
5.12.11.5;3.12.11.5 Festkörper-Sauerstoffsensor;298
5.12.12;3.12.12 Feuchtemessung;299
5.12.12.1;3.12.12.1 Aspirationshygrometer;300
5.12.12.2;3.12.12.2 LiCl-Hygrometer;301
5.12.12.3;3.12.12.3 Elektrolysehygrometer;302
5.12.12.4;3.12.12.4 Tauspiegelhygrometer;303
5.12.12.5;3.12.12.5 Kapazitive Feuchtesensoren;304
5.12.12.6;3.12.12.6 Haarhygrometer;304
5.12.12.7;3.12.12.7 Bistreifenhygrometer;305
5.12.12.8;3.12.12.8 Neutronen-Feuchtesensor;306
5.12.12.9;3.12.12.9 Weitere Feuchtesensoren;307
5.12.13;3.12.13 Konduktometrie;308
5.12.14;3.12.14 Potentiometrie;309
5.12.14.1;3.12.14.1 pH-Wert-Sensoren;309
5.12.14.2;3.12.14.2 Ionenselektive Sensoren;311
5.12.14.3;3.12.14.3 Redoxpotentialsensoren;312
5.12.15;3.12.15 Elektrodenkinetische Messverfahren;312
5.12.16;3.12.16 Partikelmesstechnik;313
5.12.16.1;3.12.16.1 Mechanische Verfahren;315
5.12.16.2;3.12.16.2 Optische Verfahren;316
5.12.16.3;3.12.16.3 Sedimentationsverfahren;321
5.12.16.4;3.12.16.4 Feldstörungsverfahren;325
5.12.16.5;3.12.16.5 Akustische Verfahren;326
5.12.16.6;3.12.16.6 Oberflächenbestimmungsverfahren;326
5.12.17;3.12.17 Probennahme und Probenteilung;327
5.13;3.13 Messung ionisierender Strahlung;328
5.13.1;3.13.1 Größen und Einheiten;328
5.13.2;3.13.2 Detektoren für ?-Strahlung;329
5.13.2.1;3.13.2.1 Ionisationskammer;330
5.13.2.2;3.13.2.2 Auslösezählrohr;330
5.13.2.3;3.13.2.3 Szintillationszähler;331
5.13.2.4;3.13.2.4 Halbleiter-Strahlungsdetektor;332
5.13.2.5;3.13.2.5 Impulshöhenanalyse;333
5.13.3;3.13.3 Detektoren für ?-Strahlung;333
5.13.4;3.13.4 Detektoren für ?-Strahlung;333
5.13.5;3.13.5 Neutronenflussmessung;334
5.13.5.1;3.13.5.1 BF3-Zählrohr;335
5.13.5.2;3.13.5.2 Borbelegte Ionisationskammer;335
5.13.5.3;3.13.5.3 Spaltkammer;335
5.13.5.4;3.13.5.4 Neutronen-Beta-Detektoren;336
5.13.6;3.13.6 Dosismessung;337
5.13.7;3.13.7 Integriertes Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Umweltradioaktivität;338
5.14;3.14 Messung optischer Größen;339
5.14.1;3.14.1 Strahlungsphysikalisches und lichttechnisches Maßsystem;339
5.14.2;3.14.2 Empfänger zur Messung optischer Strahlung;341
5.14.2.1;3.14.2.1 Fotowiderstände;342
5.14.2.2;3.14.2.2 Fotodioden;343
5.14.2.3;3.14.2.3 Fototransistoren;345
5.14.2.4;3.14.2.4 Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) und Kanalelektronenvervielfacher (KEV);346
5.14.2.5;3.14.2.5 Charge Coupled Device (CCD);347
5.14.2.6;3.14.2.6 Lateraleffektdioden;348
5.14.2.7;3.14.2.7 Breitbandige Strahlungsempfänger;348
5.14.2.8;3.14.2.8 UV-Sensoren;349
5.14.3;3.14.3 Besonderheiten von Empfängern für Lichtmessungen;349
5.14.3.1;3.14.3.1 V(?)-Anpassung;349
5.14.3.2;3.14.3.2 Kosinusanpassung;350
5.14.4;3.14.4 Messung lichttechnischer Größen;351
5.14.4.1;3.14.4.1 Verfahren der Lichtschwächung;351
5.14.4.2;3.14.4.2 Beleuchtungsstärke;352
5.14.4.3;3.14.4.3 Leuchtdichte;354
5.14.4.4;3.14.4.4 Lichtstrom;355
5.14.4.5;3.14.4.5 Lichtstärke;357
5.14.4.6;3.14.4.6 Lichtstärkeverteilung;358
5.14.4.7;3.14.4.7 Farbmessungen;359
5.14.4.8;3.14.4.8 Lichttechnische Stoffkennzahlen;363
5.14.5;3.14.5 Fotometrische Normale;364
5.14.5.1;3.14.5.1 Fotometrische Strahlungsnormale;364
5.14.5.2;3.14.5.2 Fotometrische Empfängernormale;364
5.14.5.3;3.14.5.3 Fotometrische Reflexionsnormale;364
5.14.5.4;3.14.5.4 Normlichtarten;365
5.15;3.15 Messung akustischer Größen;365
5.15.1;3.15.1 Schalldruckpegel;365
5.15.1.1;3.15.1.1 Bewertete Schalldruckpegel;367
5.15.1.2;3.15.1.2 Addition von Schalldruckpegeln;369
5.15.1.3;3.15.1.3 Mittelwerte des Schalldruckpegels;370
5.15.2;3.15.2 Geräte zur Messung von Schalldruckpegeln;371
5.15.3;3.15.3 Beurteilung praktischer Schallsituationen;372
5.15.4;3.15.4 Lautstärkepegel und Lautheit;374
5.15.4.1;3.15.4.1 Ermittlung des Lautstärkepegels durch Hörvergleich;374
5.15.4.2;3.15.4.2 Lautheit;377
5.15.4.3;3.15.4.3 Berechnung von Lautstärkepegel und Lautheit;377
5.15.4.4;3.15.4.4 Vergleich der Kenngrößen Schalldruckpegel, Lautstärkepegel und Lautheit;379
5.15.5;3.15.5 Schallleistungspegel;379
5.15.6;3.15.6 Direkte Messung der Schallintensität;382
5.15.7;3.15.7 Akustische Nahfeld-Holografie;383
6;4 Messelektronik;386
6.1;4.1 Analoge Messelektronik;386
6.1.1;4.1.1 Prinzipien der analogen Messwertverarbeitung;386
6.1.1.1;4.1.1.1 Strukturen und Komponenten von Messeinrichtungen;387
6.1.1.2;4.1.1.2 Prinzip der Rückkopplung;389
6.1.1.3;4.1.1.3 Varianten der elektrischen Anpassung;390
6.1.2;4.1.2 Systemkomponenten analoger Messgeräte;393
6.1.2.1;4.1.2.1 Tastköpfe;393
6.1.2.2;4.1.2.2 Sensoren in Brückenschaltungen;394
6.1.2.3;4.1.2.3 Messverstärker;399
6.1.2.4;4.1.2.4 Analoge Rechenschaltungen;414
6.1.2.5;4.1.2.5 Hilfsschaltungen für Messwandler;421
6.1.2.6;4.1.2.6 Analoge elektronische Schalter;427
6.1.2.7;4.1.2.7 Filter;431
6.2;4.2 Digitale Messelektronik;436
6.2.1;4.2.1 Grundlagen der Digitaltechnik;436
6.2.1.1;4.2.1.1 Zuordnungssysteme;437
6.2.1.2;4.2.1.2 Boolesche Algebra;439
6.2.1.3;4.2.1.3 Logische Grundverknüpfungen;443
6.2.1.4;4.2.1.4 Minimieren von Schaltfunktionen;444
6.2.2;4.2.2 Kombinatorische Grundschaltungen;448
6.2.2.1;4.2.2.1 Code-Umsetzer;448
6.2.2.2;4.2.2.2 Zahlenkomparator;450
6.2.2.3;4.2.2.3 Multiplexer und Demultiplexer;451
6.2.2.4;4.2.2.4 Addierer;452
6.2.3;4.2.3 Sequentielle Grundschaltungen;454
6.2.3.1;4.2.3.1 Prinzipieller Aufbau einer sequentiellen Schaltung;454
6.2.3.2;4.2.3.2 Monostabile Kippstufen (Monoflops);455
6.2.3.3;4.2.3.3 Bistabile Kippstufen (Flipflops);455
6.2.3.4;4.2.3.4 Zähler;458
6.2.3.5;4.2.3.5 Register und Schieberegister;461
6.2.4;4.2.4 Eigenschaften digitaler integrierter Schaltkreise;463
6.2.5;4.2.5 Anwenderspezifische Bausteine (ASICs);469
6.2.5.1;4.2.5.1 Fullcustom;470
6.2.5.2;4.2.5.2 Semicustom;470
6.2.5.3;4.2.5.3 Programmierbare Logik;471
6.2.6;4.2.6 Mikrocomputer-Schaltkreise;474
6.2.6.1;4.2.6.1 Struktur des Mikrocomputers;475
6.2.6.2;4.2.6.2 Mikroprozessoren;476
6.2.6.3;4.2.6.3 Schreib-/Lesespeicher (RAM);477
6.2.6.4;4.2.6.4 Festwertspeicher (ROM);481
6.2.6.5;4.2.6.5 Ein-/Ausgabe-Bausteine;482
6.2.6.6;4.2.6.6 Mikrocontroller;482
6.2.7;4.2.7 Messgeräte für die Logikanalyse;485
6.2.7.1;4.2.7.1 Logikprüfer;485
6.2.7.2;4.2.7.2 Logikanalysator;486
7;5 Rechnerkopplung;488
7.1;5.1 Grundlagen und Begriffe;488
7.1.1;5.1.1 A/D-Umsetzer;491
7.1.1.1;5.1.1.1 Parallel-A/D-Umsetzer;492
7.1.1.2;5.1.1.2 Sukzessive-Approximation-A/D-Umsetzer;493
7.1.1.3;5.1.1.3 Nachlauf-A/D-Umsetzer;494
7.1.1.4;5.1.1.4 Rampen-A/D-Umsetzer;495
7.1.1.5;5.1.1.5 Dual-Slope-A/D-Umsetzer;496
7.1.1.6;5.1.1.6 Charge-Balancing-A/D-Umsetzer;498
7.1.1.7;5.1.1.7 Delta-Sigma-Umsetzer;499
7.1.2;5.1.2 D/A-Umsetzer;501
7.1.2.1;5.1.2.1 Stromgewichtete D/A-Umsetzer;501
7.1.2.2;5.1.2.2 R-2R-D/A-Umsetzer;502
7.2;5.2 Intelligente Sensorik;502
7.3;5.3 Bussysteme in der Messtechnik;506
7.3.1;5.3.1 Bus-Topologie;507
7.3.2;5.3.2 OSI-Schichtenmodell;508
7.3.3;5.3.3 Physikalische Schnittstellenstandards;509
7.3.3.1;5.3.3.1 RS232C;509
7.3.3.2;5.3.3.2 RS422;510
7.3.3.3;5.3.3.3 RS485;511
7.3.4;5.3.4 Datenübertragung;511
7.3.4.1;5.3.4.1 Busse für serielle Übertragung;511
7.3.4.2;5.3.4.2 Synchronisationsverfahren;512
7.3.4.3;5.3.4.3 Bus-Zugriffsverfahren;512
7.3.4.4;5.3.4.4 Bus-Protokolle;513
7.3.4.5;5.3.4.5 Sicherung gegen Übertragungsfehler;513
7.3.5;5.3.5 Messgerätebus IEEE488;514
7.3.5.1;5.3.5.1 IEEE STD 488.1;514
7.3.5.2;5.3.5.2 IEEE STD 488.2;515
7.3.6;5.3.6 Beispiele genormter Feldbussysteme;515
7.3.7;5.3.7 Kopplungen unterschiedlicher Bussysteme (Gateways);515
7.3.8;5.3.8 Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV);517
8;6 Ausgabegeräte;519
8.1;6.1 Digitale Anzeigeelemente;519
8.1.1;6.1.1 Optoelektronische Anzeigeelemente;519
8.1.1.1;6.1.1.1 Binärsignal-Anzeige mit LED;520
8.1.1.2;6.1.1.2 Quasi-analoge Anzeige;520
8.1.1.3;6.1.1.3 Numerische Anzeige mit LCD;521
8.1.1.4;6.1.1.4 Alphanumerische Anzeigen;522
8.2;6.2 Bildsichtgeräte;523
8.2.1;6.2.1 Farbbildröhren für Monitore;523
8.2.1.1;6.2.1.1 Prinzipieller Aufbau;524
8.2.1.2;6.2.1.2 Frequenzkennwerte;524
8.2.1.3;6.2.1.3 Grundfunktionen der Grafikkarte;526
8.2.2;6.2.2 LCD-Bildschirme;527
8.3;6.3 Drucker;528
8.3.1;6.3.1 Funktionsprinzipien im Überblick;528
8.3.2;6.3.2 Kommunikations-Schnittstellen;529
8.3.2.1;6.3.2.1 Centronics-Schnittstelle;530
8.3.2.2;6.3.2.2 IEC-Bus-Schnittstelle;531
8.3.2.3;6.3.2.3 Serielle Schnittstelle EIA-232;531
8.3.2.4;6.3.2.4 USB-Schnittstelle;532
8.3.2.5;6.3.2.5 Firewire-Schnittstelle;533
9;7 Das Konzept Messfehler;534
9.1;7.1 Fehlerdefinition;534
9.2;7.2 Fehlerarten;535
9.2.1;7.2.1 Quantisierungsfehler und digitaler Restfehler;535
9.2.2;7.2.2 Statische Fehler;537
9.2.3;7.2.3 Dynamische Fehler;538
9.2.4;7.2.4 Systematische Fehler;541
9.2.5;7.2.5 Zufällige Fehler;542
9.3;7.3 Trennung von systematischen und zufälligen Fehleranteilen;542
9.4;7.4 Kennlinienkorrektur;543
9.4.1;7.4.1 Lineare Approximation;544
9.4.2;7.4.2 Geradenapproximation;545
9.4.3;7.4.3 Polynominterpolation;547
9.4.4;7.4.4 Spline-Interpolation;550
9.5;7.5 Fehlerfortpflanzung;552
9.6;7.6 Messbereich, Auflösung und Messgenauigkeit;553
9.7;7.7 Auswertung von Messergebnissen;554
9.7.1;7.7.1 Der Begriff der Messreihe;554
9.7.1.1;7.7.1.1 Schätzwerte und wahre Werte;555
9.7.1.2;7.7.1.2 Mittelwert und Erwartungswert;555
9.7.1.3;7.7.1.3 Stichprobenvarianz und Varianz;556
9.7.1.4;7.7.1.4 Mittlerer Fehler der Einzelmessung;556
9.7.1.5;7.7.1.5 Mittlerer Fehler des Mittelwertes;558
9.7.1.6;7.7.1.6 Mittlerer Fehler der Standardabweichung;560
9.7.1.7;7.7.1.7 Empirische Kovarianz und Korrelationskoeffizient;561
9.7.2;7.7.2 Grafische Darstellung von Messergebnissen;561
9.7.2.1;7.7.2.1 Histogramm und Verteilungsdichtefunktion;561
9.7.2.2;7.7.2.2 Summenhäufigkeit und Verteilungsfunktion;563
9.7.2.3;7.7.2.3 Weitere Darstellungsmöglichkeiten;564
9.7.3;7.7.3 Regressionsrechnung;564
9.7.3.1;7.7.3.1 Einfache lineare Regression;565
9.7.3.2;7.7.3.2 Vertrauensintervalle für Regressionskoeffizient und -konstante;567
9.7.3.3;7.7.3.3 Mehrfache lineare und nichtlineare Regression;567
9.7.4;7.7.4 Tests;568
9.7.4.1;7.7.4.1 Der t-Test als einseitiges Problem;570
9.7.4.2;7.7.4.2 Der t-Test als zweiseitiges Problem;570
9.7.4.3;7.7.4.3 Der ?²-Streutest;571
9.7.4.4;7.7.4.4 Der t-Zweistichprobentest;571
9.7.4.5;7.7.4.5 Der F-Test;572
9.7.5;7.7.5 Weitere Auswertungsmethoden;572
10;8 Das Konzept Messunsicherheit;574
10.1;8.1 Messwertverteilungen;579
10.2;8.2 Die Verteilungsfunktion der Ergebnisgröße;585
10.3;8.3 Korrelierte Eingangsdaten;586
10.4;8.4 Kritik an der Vorgehensweise nach dem GUM;591
10.5;8.5 Vorgehensweise bei der Berechnung von Messunsicherheiten;592
10.5.1;8.5.1 Schematische Vorgehensweise nach EA-4/02;592
10.5.2;8.5.2 Angabe der Messunsicherheit;593
10.5.3;8.5.3 Unsicherheitsangabe bei Digitalanzeigen;593
10.6;8.6 Weitere Beispiele;594
10.7;8.7 Ergänzende Bemerkungen;601
11;9 Einheiten und Umrechnungen;603
12;Formelzeichenverzeichnis;623
13;Verzeichnis englisch-deutscher Begriffe;626
14;Literaturverzeichnis;634
15;Sachwortverzeichnis;661
