taschenbuch der messtechnik - readingsample · 2018. 3. 24. · taschenbuch der messtechnik...

Taschenbuch der Messtechnik

Bearbeitet vonJörg Hoffmann

7., neu bearbeitete Auflage 2015. Buch. 688 S. KartoniertISBN 978 3 446 44271 9

Format (B x L): 12,5 x 19,3 cmGewicht: 756 g

Weitere Fachgebiete > Technik > Technische Instrumentierung > Mess- undAutomatisierungstechnik

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Leseprobe

Taschenbuch der Messtechnik

Herausgegeben von Jörg Hoffmann

ISBN (Buch): 978-3-446-44271-9

ISBN (E-Book): 978-3-446-44511-6

Weitere Informationen oder Bestellungen unter

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sowie im Buchhandel.

© Carl Hanser Verlag, München

Vorwort

Die Messtechnik ist interdisziplinär ausgerichtet wie kaum eine andere Wis-senschaft. Sie zeichnet sich durch Anwendungen von der Produktionsautoma-tisierung bis zur Umweltanalytik aus und ist durch immer kürzere Innovati-onszyklen geprägt. Das betrifft vor allem die Sensorik und die rechnergestütz-te Messwertverarbeitung.Solide Kenntnisse auf dem Gebiet der Messtechnik sind daher heute auf fastallen, insbesondere den ingenieur- und naturwissenschaftlichen Fachgebie-ten erforderlich. Das Taschenbuch der Messtechnik wendet sich an einen ent-sprechend großen Leserkreis: Studenten, Schüler, Wissenschaftler, Ingenieureund Techniker, die in Studium, Beruf oder Weiterbildung mit messtechnischenAufgabenstellungen konfrontiert werden.

Das Buch ist praxisnah gegliedert. Nach den Grundlagen der Messtechnik fol-gen die elektrische und die nichtelektrische Messtechnik, die Messelektronik,die Rechnerkopplung sowie die Messwertausgabe und -beurteilung. Die Ab-schnitte zur Messwertaufnahme sind dabei nach den zu messenden Größengegliedert.Die Forderung, das Gesamtgebiet der Messtechnik bei fest vorgegebenemUmfang in maximal möglicher fachlicher Breite abzudecken, führt notwendi-gerweise zu Einschränkungen. Es wurden daher die Grundprinzipien und typi-sche, in der Praxis häufig anzutreffende Lösungen herauskristallisiert. Auf dieDarstellung der nahezu unüberschaubaren Vielfalt an Variationen messtechni-scher Lösungen, die oftmals Anpassungen an verschiedene konkrete Verhält-nisse sind, wurde bewusst verzichtet. Ein umfangreiches, fachlich gegliedertesLiteraturverzeichnis schlägt die Brücke zur zahlreich vorhandenen Spezialli-teratur.

Verlag und Herausgeber möchten die Leser des Taschenbuches ermuntern, ih-re Verbesserungsvorschläge und Wünsche zu formulieren. Sie werden dankbarentgegengenommen.

Abschließend ist es dem Herausgeber ein Bedürfnis, stellvertretend für allebeteiligten Autoren, Frau Dipl.-Ing. Erika Hotho vom Fachbuchverlag Leip-zig und Herrn Dr. Steffen Naake, Chemnitz, für die stets hervorragende Zu-sammenarbeit sehr herzlich zu danken.

Osnabrück im September 1997 Jörg Hoffmann

Vorwort zur 7. Auflage

Da auch die sechste Auflage des Taschenbuches wieder eine sehr gute Reso-nanz hatte, konnten wir die Gelegenheit für Aktualisierungen zur siebentenAuflage nutzen. In fast allen Beiträgen wurden kleinere Unebenheiten odermissverständliche Formulierungen überarbeitet, um die Qualität des Buchesweiter zu erhöhen, sowie das Literaturverzeichnis aktualisiert. Aufgrund dertechnischen Entwicklung in der Beleuchtungstechnik (Stichwort LED-Leuch-ten) wurden größere Aktualisierungen im Abschnitt „Messung optischer Grö-ßen“ vorgenommen.

Stellvertretend für alle Autoren möchte ich mich bei unserer Lektorin, FrauFranziska Jacob, M. A., bedanken, sowie bei Herrn Dr.-Ing. Steffen Naake,Brand-Erbisdorf, für die in gewohnter Weise hohe Qualität bei der Erstellungvon Layout und Satz.

Verbunden mit einem Dank für alle Hinweise und Anregungen zur sechstenAuflage möchten wir unsere Leser zur Artikulation derselben auch für dievorliegende siebente Auflage herzlich ermuntern.

Osnabrück, im Juli 2015 Jörg Hoffmann

Inhaltsverzeichnis

1 Grundbegriffe (W. Richter, A. Hebestreit) . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.1 Gegenstand der Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2 Messtechnische Disziplinen, Aufgaben und Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.2.1 Bezeichnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.2 Strategische Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.2.3 Messtechnische Handlungen und Einrichtungen . . . . . . . . . . . 13

1.3 Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3.1 Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.3.2 Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.4 Messgrößenwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.5 Grundstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.6 Weiterverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.7 Unifizierung und Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.7.1 Aufgabenunifizierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.7.2 Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.8 Signale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.8.1 Signalmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.8.2 Signalwandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.8.3 Abtastung und Analog/Digital-Umsetzung . . . . . . . . . . . . . . . 321.8.4 Einheitssignale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.9 Kennfunktionen und Kennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351.9.1 Statische Kennfunktionen und Kennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . 361.9.2 Dynamische Kennfunktionen und Kennwerte . . . . . . . . . . . . . 371.9.3 Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

1.10 Entwicklungstendenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.10.1 Historischer Rückblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401.10.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2 Messen elektrischer Größen (G. Gruhn, A. Hebestreit) . . . . . . . 442.1 Größen in Gleich- und Wechselspannungssystemen . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.1.1 Gleichspannung und Gleichstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.1.2 Wechselspannung und Wechselstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.1.3 Grundschaltelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512.1.4 Wechselspannungen und Wechselströme im Dreiphasensystem . 532.1.5 Impulsförmige und zufällige Spannungs- und Stromverläufe . . . 562.1.6 Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.1.6.1 Wirkleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.1.6.2 Blindleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.1.6.3 Scheinleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.1.6.4 Leistungsfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.1.7 Wirk- und Blindenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.1.8 Größen des elektrischen und magnetischen Feldes . . . . . . . . . . 62

2.2 Messwerke und Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642.2.1 Messung zeitlicher Verläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.2.2 Messung von Gleichstrom und Gleichspannung . . . . . . . . . . . 782.2.3 Messung des Quotienten zweier Gleichgrößen . . . . . . . . . . . . 80

8 Inhaltsverzeichnis

2.2.4 Messung des Spitzenwertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802.2.5 Messung des Gleichrichtwertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.2.6 Messung des Effektivwertes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822.2.7 Messung der Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 862.2.8 Messung der Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882.2.9 Messung der Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 912.2.10 Messung des Phasenwinkels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922.2.11 Messung magnetischer Feldgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942.2.12 Messung elektrischer Feldgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.2.13 Universalmessgeräte und Messplätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 952.2.14 Kenngrößen und Anwenderinformationen . . . . . . . . . . . . . . . 97

2.3 Messzubehör . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 982.3.1 Normale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 982.3.2 Messwiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992.3.3 Spannungsteiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992.3.4 Messwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012.3.5 Messumformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

2.4 Messverfahren zur Messung elektrischer Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . 1052.4.1 Widerstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1062.4.2 Induktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1082.4.3 Kapazität und Verlustfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1102.4.4 Spannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1122.4.5 Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1142.4.6 Leistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1142.4.7 Energie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162.4.8 Phasenwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.4.9 Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.4.10 Klirrfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182.4.11 Formfaktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182.4.12 Teilentladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

2.5 Analyse elektrischer Signale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192.5.1 Harmonische Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192.5.2 Fourier-Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

3 Messen nichtelektrischer Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.1 Temperatur (E. Schrüfer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

3.1.1 Thermoelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.1.2 Metall-Widerstandsthermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1293.1.3 Heißleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1313.1.4 Kaltleiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1333.1.5 Silizium-Widerstandstemperatursensor . . . . . . . . . . . . . . . . . 1343.1.6 Silizium-Sperrschicht-Temperatursensor . . . . . . . . . . . . . . . . 1353.1.7 Quarztemperatursensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1363.1.8 Faseroptisches Lumineszenzthermometer . . . . . . . . . . . . . . . . 1373.1.9 Störung des Temperaturfeldes durch Berührungsthermometer . . 1383.1.10 Thermosäule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1393.1.11 Bolometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1403.1.12 Pyroelektrischer Temperatursensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1403.1.13 Strahlungspyrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

3.2 Druck (K. W. Bonfig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Inhaltsverzeichnis 9

3.2.1 Federelastische Druckmessgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.2.2 Flüssigkeitsmanometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1483.2.3 Druckmessumformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

3.2.3.1 Druckmessumformer nach dem Dehnungsmessstreifen-(DMS-)Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

3.2.3.2 Druckmessumformer nach dem piezoresistiven Prinzip 1503.2.3.3 Druckmessumformer nach dem induktiven Prinzip . . 1533.2.3.4 Druckmessumformer nach dem kapazitiven Prinzip . . 1543.2.3.5 Druckmessumformer nach dem Prinzip der Resonanz-

frequenzmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1563.2.3.6 Druckmessumformer nach dem piezoelektrischen Prin-

zip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1573.2.3.7 Druckmessumformer mit Schwingquarzen . . . . . . . . 1583.2.3.8 Drucksensoren nach dem Prinzip der akustischen

Oberflächenwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1583.2.4 Vakuumdruckmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

3.3 Durchfluss (K. W. Bonfig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.3.1 Durchflussmessung durch energetische Beziehungen einer Strö-

mung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613.3.2 Volumenzähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1643.3.3 Schwebekörper-Durchflussmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1663.3.4 Magnetisch-induktive Durchflussmessung (MID) . . . . . . . . . . 1683.3.5 Wirbelfrequenz-Durchflussmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1693.3.6 Laufzeitverfahren (Korrelation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1723.3.7 Ultraschall-Durchflussmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733.3.8 Massendurchflussmessung nach dem Coriolis-Prinzip . . . . . . . 1763.3.9 Durchflussmessung auf thermischer Grundlage . . . . . . . . . . . . 1783.3.10 Geschwindigkeitsmessung nach dem Laser-Doppler-Verfahren . 180

3.4 Füllstand und Grenzstand (K. W. Bonfig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.4.1 Verfahren mit Schwimmern und Tastplatten . . . . . . . . . . . . . . 1813.4.2 Kapazitive und konduktive Füllstandsmessung . . . . . . . . . . . . 1833.4.3 Füllstandsmessung mit thermischen Verfahren . . . . . . . . . . . . 1853.4.4 Füllstandsmessung mit radiometrischen Verfahren . . . . . . . . . . 1863.4.5 Füllstandsmessung mit Schall und Ultraschall . . . . . . . . . . . . . 1873.4.6 Füllstandsmessung mit optischen Verfahren . . . . . . . . . . . . . . 1883.4.7 Füllstandsmessung mit Mikrowellen nach dem Radar-Prinzip . . 1893.4.8 Füllstandsmessung über Kraft- und Druckmessungen . . . . . . . . 1903.4.9 Weitere Methoden zur Grenzstandsüberwachung und zur Füll-

standsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1913.5 Dichte (K. W. Bonfig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

3.5.1 Dichtemessung fester Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1933.5.1.1 Wägemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1933.5.1.2 Auftriebsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

3.5.2 Dichtemessung von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1943.5.2.1 Wägemethoden, kontinuierlich und diskontinuierlich . 1943.5.2.2 Auftriebsmethoden, kontinuierlich und diskontinuier-

lich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1953.5.2.3 Hydrostatische Dichtemessmethoden . . . . . . . . . . . . 1973.5.2.4 Radiometrische Dichtemessmethoden . . . . . . . . . . . 198


3.5.2.5 Resonanz- bzw. Schwingungsdichtemessmethoden . . 1983.5.2.6 Spezielle Verfahren für die Dichtemessung . . . . . . . . 199

3.5.3 Dichtemessung von Gasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1993.5.3.1 Wäge- und Auftriebsmethoden zur Gasdichtemessung 1993.5.3.2 Ausström- und Schleuderverfahren für die Gasdichte-

messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2003.5.3.3 Schwingungsmethoden für die Gasdichtemessung . . . 201

3.6 Viskosität (K. W. Bonfig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2023.6.1 Abhängigkeit der Viskosität von verschiedenen Einflussgrößen . 2053.6.2 Kapillarviskosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2063.6.3 Rotationsviskosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2063.6.4 Verschiebung zweier konzentrischer Zylinder . . . . . . . . . . . . . 2073.6.5 Kugelfallviskosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.6.6 Schwebekörperviskosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.6.7 Schwingungsviskosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

3.7 Oberflächenspannung (J. Hoffmann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2083.7.1 Ringaufnehmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2083.7.2 Plattenaufnehmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

3.8 Messen mechanischer und geometrischer Größen (J. Hoffmann, W. Rich-ter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2093.8.1 Messen von Längen und Winkeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

3.8.1.1 Mechanische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2103.8.1.2 Induktive und kapazitive Verfahren . . . . . . . . . . . . . 2113.8.1.3 Optische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2133.8.1.4 Ultraschallverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2173.8.1.5 Winkelbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

3.8.2 Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2193.8.2.1 Optische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2193.8.2.2 Nichtoptische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

3.8.3 Messen von Dehnungen und daraus abgeleiteten Größen . . . . . 2233.8.3.1 Metall-Dehnungsmessstreifen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2253.8.3.2 Halbleiter-Dehnungsmessstreifen . . . . . . . . . . . . . . 2263.8.3.3 Anordnungen von Dehnungsmessstreifen . . . . . . . . . 227

3.8.4 Messen von Kräften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2283.8.5 Beschleunigungs- und Schwingungsmessung . . . . . . . . . . . . . 2313.8.6 Messung der Masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2343.8.7 Drehmomentmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2363.8.8 Messen von Oberflächeneigenschaften fester Stoffe . . . . . . . . . 238

3.8.8.1 Bestimmung von Gestaltabweichungen . . . . . . . . . . 2383.8.8.2 Bestimmung der Härte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2403.8.8.3 Bestimmung der Schichtdicke . . . . . . . . . . . . . . . . 241

3.9 Zeitmessung (H. Kopp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2423.9.1 Zeitskalen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2423.9.2 Zeitbasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

3.9.2.1 RC-Schaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2433.9.2.2 Kondensator-Konstantstromladung . . . . . . . . . . . . . 2443.9.2.3 LC-Oszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2443.9.2.4 Quarzoszillatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

3.9.3 Zeitsignale von Funksendern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245


3.9.3.1 DCF77 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2453.9.3.2 GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2463.9.3.3 Galileo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

3.10 Frequenzmessung (H. Kopp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2473.10.1 Bestimmung der Frequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2473.10.2 Rückführung der Frequenz- auf die Zeitmessungen . . . . . . . . . 2473.10.3 Frequenzteiler, Frequenzvervielfachung . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

3.11 Drehzahl- und Winkellageerfassung (H. Kopp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2493.11.1 Optische Signalgeber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2493.11.2 Induktive Signalgeber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2503.11.3 Feldplatten- und Hall-Geber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2513.11.4 Tachogenerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2523.11.5 Stroboskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

3.12 Konzentrations- und Analysenmesstechnik (J. Hoffmann) . . . . . . . . . . . 2523.12.1 Wichtige Grundprinzipien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

3.12.1.1 Prinzip der Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2543.12.1.2 Prinzip der Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2553.12.1.3 Prinzip der Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2553.12.1.4 Prinzip der Chromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

3.12.2 Gas- und Flüssigkeitschromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2573.12.3 Massenspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2593.12.4 NMR-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2613.12.5 Röntgenfluoreszenzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2623.12.6 Optische Analyseverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

3.12.6.1 UV/VIS-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2653.12.6.2 Flammenspektroskopie / AAS, AES . . . . . . . . . . . . 2663.12.6.3 Funken-/Bogenspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . 2673.12.6.4 Fluoreszenzspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2683.12.6.5 Infrarot- und Raman-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . 2693.12.6.6 Refraktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2733.12.6.7 Polarimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

3.12.7 Kalorimetrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2773.12.8 Wärmeleitfähigkeitsmessung zur Gaskonzentrationsbestimmung 2793.12.9 Wärmetönungsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2803.12.10 Flammenionisationsmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2813.12.11 Sauerstoffmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

3.12.11.1 Ringkammersauerstoffsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . 2823.12.11.2 Hitzdrahtsauerstoffsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2833.12.11.3 Magnetomechanische Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . 2843.12.11.4 Magnetopneumatische Geräte . . . . . . . . . . . . . . . . . 2853.12.11.5 Festkörper-Sauerstoffsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

3.12.12 Feuchtemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2873.12.12.1 Aspirationshygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2883.12.12.2 LiCl-Hygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2893.12.12.3 Elektrolysehygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2903.12.12.4 Tauspiegelhygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2913.12.12.5 Kapazitive Feuchtesensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2923.12.12.6 Haarhygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2923.12.12.7 Bistreifenhygrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293


3.12.12.8 Neutronen-Feuchtesensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2943.12.12.9 Weitere Feuchtesensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

3.12.13 Konduktometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2963.12.14 Potentiometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

3.12.14.1 pH-Wert-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2973.12.14.2 Ionenselektive Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2993.12.14.3 Redoxpotentialsensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

3.12.15 Elektrodenkinetische Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3003.12.16 Partikelmesstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

3.12.16.1 Mechanische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3033.12.16.2 Optische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3043.12.16.3 Sedimentationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3093.12.16.4 Feldstörungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3133.12.16.5 Akustische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3143.12.16.6 Oberflächenbestimmungsverfahren . . . . . . . . . . . . . 314

3.12.17 Probennahme und Probenteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3153.13 Messung ionisierender Strahlung (E. Schrüfer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

3.13.1 Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3163.13.2 Detektoren für γ-Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

3.13.2.1 Ionisationskammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3183.13.2.2 Auslösezählrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3183.13.2.3 Szintillationszähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3193.13.2.4 Halbleiter-Strahlungsdetektor . . . . . . . . . . . . . . . . . 3203.13.2.5 Impulshöhenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

3.13.3 Detektoren für β -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3213.13.4 Detektoren für α -Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3213.13.5 Neutronenflussmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

3.13.5.1 BF3-Zählrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3233.13.5.2 Borbelegte Ionisationskammer . . . . . . . . . . . . . . . . 3233.13.5.3 Spaltkammer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3233.13.5.4 Neutronen-Beta-Detektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

3.13.6 Dosismessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3253.13.7 Integriertes Mess- und Informationssystem zur Überwachung der

Umweltradioaktivität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3263.14 Messung optischer Größen (H. Kopp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

3.14.1 Strahlungsphysikalisches und lichttechnisches Maßsystem . . . . 3273.14.2 Empfänger zur Messung optischer Strahlung . . . . . . . . . . . . . 329

3.14.2.1 Fotowiderstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3303.14.2.2 Fotodioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3313.14.2.3 Fototransistoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3333.14.2.4 Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) und Kanal-

elektronenvervielfacher (KEV) . . . . . . . . . . . . . . . . 3343.14.2.5 Charge Coupled Device (CCD) . . . . . . . . . . . . . . . . 3353.14.2.6 Lateraleffektdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3363.14.2.7 Breitbandige Strahlungsempfänger . . . . . . . . . . . . . 3363.14.2.8 UV-Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

3.14.3 Besonderheiten von Empfängern für Lichtmessungen . . . . . . . . 3373.14.3.1 V (λ)-Anpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3373.14.3.2 Kosinusanpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338


3.14.4 Messung lichttechnischer Größen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3393.14.4.1 Verfahren der Lichtschwächung . . . . . . . . . . . . . . . 3393.14.4.2 Beleuchtungsstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3403.14.4.3 Leuchtdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3423.14.4.4 Lichtstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3433.14.4.5 Lichtstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3453.14.4.6 Lichtstärkeverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3463.14.4.7 Farbmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3473.14.4.8 Lichttechnische Stoffkennzahlen . . . . . . . . . . . . . . . 351

3.14.5 Fotometrische Normale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3523.14.5.1 Fotometrische Strahlungsnormale . . . . . . . . . . . . . . 3523.14.5.2 Fotometrische Empfängernormale . . . . . . . . . . . . . . 3523.14.5.3 Fotometrische Reflexionsnormale . . . . . . . . . . . . . . 3523.14.5.4 Normlichtarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

3.15 Messung akustischer Größen (G. Fuder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3533.15.1 Schalldruckpegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

3.15.1.1 Bewertete Schalldruckpegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3553.15.1.2 Addition von Schalldruckpegeln . . . . . . . . . . . . . . . 3573.15.1.3 Mittelwerte des Schalldruckpegels . . . . . . . . . . . . . 358

3.15.2 Geräte zur Messung von Schalldruckpegeln . . . . . . . . . . . . . . 3593.15.3 Beurteilung praktischer Schallsituationen . . . . . . . . . . . . . . . . 3603.15.4 Lautstärkepegel und Lautheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

3.15.4.1 Ermittlung des Lautstärkepegels durch Hörvergleich . 3623.15.4.2 Lautheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3653.15.4.3 Berechnung von Lautstärkepegel und Lautheit . . . . . 3653.15.4.4 Vergleich der Kenngrößen Schalldruckpegel, Lautstär-

kepegel und Lautheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3673.15.5 Schallleistungspegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3673.15.6 Direkte Messung der Schallintensität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3703.15.7 Akustische Nahfeld-Holografie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

4 Messelektronik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3744.1 Analoge Messelektronik (C. Lehmann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

4.1.1 Prinzipien der analogen Messwertverarbeitung . . . . . . . . . . . . 3744.1.1.1 Strukturen und Komponenten von Messeinrichtungen 3754.1.1.2 Prinzip der Rückkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3774.1.1.3 Varianten der elektrischen Anpassung . . . . . . . . . . . 378

4.1.2 Systemkomponenten analoger Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . 3814.1.2.1 Tastköpfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3814.1.2.2 Sensoren in Brückenschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . 3824.1.2.3 Messverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3874.1.2.4 Analoge Rechenschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4024.1.2.5 Hilfsschaltungen für Messwandler . . . . . . . . . . . . . . 4094.1.2.6 Analoge elektronische Schalter . . . . . . . . . . . . . . . . 4154.1.2.7 Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

4.2 Digitale Messelektronik (K. Urbanski) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4244.2.1 Grundlagen der Digitaltechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

4.2.1.1 Zuordnungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4254.2.1.2 Boolesche Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4274.2.1.3 Logische Grundverknüpfungen . . . . . . . . . . . . . . . . 431


4.2.1.4 Minimieren von Schaltfunktionen . . . . . . . . . . . . . . 4324.2.2 Kombinatorische Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

4.2.2.1 Code-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4364.2.2.2 Zahlenkomparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4384.2.2.3 Multiplexer und Demultiplexer . . . . . . . . . . . . . . . . 4394.2.2.4 Addierer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

4.2.3 Sequentielle Grundschaltungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4424.2.3.1 Prinzipieller Aufbau einer sequentiellen Schaltung . . 4424.2.3.2 Monostabile Kippstufen (Monoflops) . . . . . . . . . . . 4434.2.3.3 Bistabile Kippstufen (Flipflops) . . . . . . . . . . . . . . . 4434.2.3.4 Zähler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4464.2.3.5 Register und Schieberegister . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

4.2.4 Eigenschaften digitaler integrierter Schaltkreise . . . . . . . . . . . 4514.2.5 Anwenderspezifische Bausteine (ASICs) . . . . . . . . . . . . . . . . 457

4.2.5.1 Fullcustom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4584.2.5.2 Semicustom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4584.2.5.3 Programmierbare Logik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

4.2.6 Mikrocomputer-Schaltkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4624.2.6.1 Struktur des Mikrocomputers . . . . . . . . . . . . . . . . . 4634.2.6.2 Mikroprozessoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4644.2.6.3 Schreib-/Lesespeicher (RAM) . . . . . . . . . . . . . . . . 4654.2.6.4 Festwertspeicher (ROM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4694.2.6.5 Ein-/Ausgabe-Bausteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4704.2.6.6 Mikrocontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470

4.2.7 Messgeräte für die Logikanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4734.2.7.1 Logikprüfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4734.2.7.2 Logikanalysator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

5 Rechnerkopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4765.1 Grundlagen und Begriffe (J. Hoffmann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

5.1.1 A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4795.1.1.1 Parallel-A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4805.1.1.2 Sukzessive-Approximation-A/D-Umsetzer . . . . . . . . 4815.1.1.3 Nachlauf-A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4825.1.1.4 Rampen-A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4835.1.1.5 Dual-Slope-A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4845.1.1.6 Charge-Balancing-A/D-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . 4865.1.1.7 Delta-Sigma-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

5.1.2 D/A-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4895.1.2.1 Stromgewichtete D/A-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . 4895.1.2.2 R-2R-D/A-Umsetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

5.2 Intelligente Sensorik (K. Urbanski) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4905.3 Bussysteme in der Messtechnik (H. Kopp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494

5.3.1 Bus-Topologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4955.3.2 OSI-Schichtenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4965.3.3 Physikalische Schnittstellenstandards . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497

5.3.3.1 RS232C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4975.3.3.2 RS422 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4985.3.3.3 RS485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499

5.3.4 Datenübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499


5.3.4.1 Busse für serielle Übertragung . . . . . . . . . . . . . . . . 4995.3.4.2 Synchronisationsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5005.3.4.3 Bus-Zugriffsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5005.3.4.4 Bus-Protokolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5015.3.4.5 Sicherung gegen Übertragungsfehler . . . . . . . . . . . . 501

5.3.5 Messgerätebus IEEE488 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5025.3.5.1 IEEE STD 488.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5025.3.5.2 IEEE STD 488.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

5.3.6 Beispiele genormter Feldbussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5035.3.7 Kopplungen unterschiedlicher Bussysteme (Gateways) . . . . . . . 5035.3.8 Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) . . 505

6 Ausgabegeräte (C. Lehmann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5076.1 Digitale Anzeigeelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

6.1.1 Optoelektronische Anzeigeelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5076.1.1.1 Binärsignal-Anzeige mit LED . . . . . . . . . . . . . . . . 5086.1.1.2 Quasi-analoge Anzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5086.1.1.3 Numerische Anzeige mit LCD . . . . . . . . . . . . . . . . 5096.1.1.4 Alphanumerische Anzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

6.2 Bildsichtgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5116.2.1 Farbbildröhren für Monitore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

6.2.1.1 Prinzipieller Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5126.2.1.2 Frequenzkennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5126.2.1.3 Grundfunktionen der Grafikkarte . . . . . . . . . . . . . . 514

6.2.2 LCD-Bildschirme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5156.3 Drucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

6.3.1 Funktionsprinzipien im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5166.3.2 Kommunikations-Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

6.3.2.1 Centronics-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5186.3.2.2 IEC-Bus-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5196.3.2.3 Serielle Schnittstelle EIA-232 . . . . . . . . . . . . . . . . . 5196.3.2.4 USB-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5206.3.2.5 Firewire-Schnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521

7 Das Konzept Messfehler (J. Hoffmann, J. Biermann) . . . . . . . . . 5227.1 Fehlerdefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5227.2 Fehlerarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523

7.2.1 Quantisierungsfehler und digitaler Restfehler . . . . . . . . . . . . . 5237.2.2 Statische Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5257.2.3 Dynamische Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5267.2.4 Systematische Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5297.2.5 Zufällige Fehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

7.3 Trennung von systematischen und zufälligen Fehleranteilen . . . . . . . . . . 5307.4 Kennlinienkorrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

7.4.1 Lineare Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5327.4.2 Geradenapproximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5337.4.3 Polynominterpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5357.4.4 Spline-Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

7.5 Fehlerfortpflanzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5407.6 Messbereich, Auflösung und Messgenauigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541


7.7 Auswertung von Messergebnissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5427.7.1 Der Begriff der Messreihe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

7.7.1.1 Schätzwerte und wahre Werte . . . . . . . . . . . . . . . . . 5437.7.1.2 Mittelwert und Erwartungswert . . . . . . . . . . . . . . . . 5437.7.1.3 Stichprobenvarianz und Varianz . . . . . . . . . . . . . . . 5447.7.1.4 Mittlerer Fehler der Einzelmessung . . . . . . . . . . . . . 5447.7.1.5 Mittlerer Fehler des Mittelwertes . . . . . . . . . . . . . . 5467.7.1.6 Mittlerer Fehler der Standardabweichung . . . . . . . . . 5487.7.1.7 Empirische Kovarianz und Korrelationskoeffizient . . . 549

7.7.2 Grafische Darstellung von Messergebnissen . . . . . . . . . . . . . . 5497.7.2.1 Histogramm und Verteilungsdichtefunktion . . . . . . . 5497.7.2.2 Summenhäufigkeit und Verteilungsfunktion . . . . . . . 5517.7.2.3 Weitere Darstellungsmöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . 552

7.7.3 Regressionsrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5527.7.3.1 Einfache lineare Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5537.7.3.2 Vertrauensintervalle für Regressionskoeffizient und

-konstante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5557.7.3.3 Mehrfache lineare und nichtlineare Regression . . . . . 555

7.7.4 Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5567.7.4.1 Der t-Test als einseitiges Problem . . . . . . . . . . . . . . 5587.7.4.2 Der t-Test als zweiseitiges Problem . . . . . . . . . . . . . 5587.7.4.3 Der χ 2-Streutest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5597.7.4.4 Der t-Zweistichprobentest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5597.7.4.5 Der F-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

7.7.5 Weitere Auswertungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

8 Das Konzept Messunsicherheit (F. Adunka) . . . . . . . . . . . . . . . 5628.1 Messwertverteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5678.2 Die Verteilungsfunktion der Ergebnisgröße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5738.3 Korrelierte Eingangsdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5748.4 Kritik an der Vorgehensweise nach dem GUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5798.5 Vorgehensweise bei der Berechnung von Messunsicherheiten . . . . . . . . . 580

8.5.1 Schematische Vorgehensweise nach EA-4/02 . . . . . . . . . . . . . 5808.5.2 Angabe der Messunsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5818.5.3 Unsicherheitsangabe bei Digitalanzeigen . . . . . . . . . . . . . . . . 581

8.6 Weitere Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5828.7 Ergänzende Bemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589

9 Einheiten und Umrechnungen (W. Richter, J. Hoffmann) . . . . . . 591

Formelzeichenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

Verzeichnis englisch-deutscher Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

2

2 Messen elektrischer Größen

Das Messen elektrischer Größen beschränkt sich hier auf die quantitative Be-stimmung der Größen von drahtgebundenen Stromkreisen, d. h., elektroma-gnetische Wellenvorgänge im freien Raum sind ausgeklammert. Historisch ge-sehen interessierten nur die Größen der Elektroenergieerzeugung, -verteilungund -nutzung, jedoch mit der Entwicklung der Mess-, Steuerungs- und Re-gelungstechnik sowie der Nachrichtentechnik dienen elektrische Größen wieSpannung und Strom als Träger von Informationen. Sie werden zu Signalen(→ 1.8), ihre zeitlichen Verläufe sind je nach verwendetem Informationspara-meter mannigfaltig.

2.1 Größen in Gleich- undWechselspannungssystemen

Es werden die Grundgrößen und Grundgesetze des elektrischen Stromkrei-ses bei Gleich- und Wechselspannung sowie wesentliche Zusammenhängedes Dreiphasenwechselspannungssystems dargestellt. Entsprechend der mess-technischen Vorgehensweise werden alle Zusammenhänge im Zeitbereich dar-gestellt. Auf die Analogien zwischen elektrischem Stromkreis und elektri-schem bzw. magnetischem Feld wird eingegangen.

2.1.1 Gleichspannung und Gleichstrom /2.1/, /0.38/

Gleichspannung und Gleichstrom (direct voltage, direct current) sindelektrische Größen, deren Momentanwerte zu allen Zeitpunkten konstantsind (→ Bild 2.1).

U, I

t

U

I

Bild 2.1 Verlauf von Gleichspannung und Gleichstrom

I Beachte: Die SI-Einheit der Spannung ist, unabhängig von ihrem Verlauf,[U], [u] = V (Volt), die der Stromstärke [I], [i] = A (Ampere).

54 2 Messen elektrischer Größen

Gleichspannungen treten in elektrischen Stromkreisen als Quellenspannungenund Spannungsabfälle auf. Bild 2.2 zeigt den Grundstromkreis, bestehend ausidealer Quellenspannung und Widerstand (→ 2.1.3) als Verbraucher mit denzugeordneten Zählrichtungen.

Die Quellenspannung ist der messbare Spannungsabfall einer Spannungs-quelle und ist vom Plus- zum Minuspol gerichtet. Sie ist dem angetriebenenStrom entgegengerichtet (→ Bild 2.2).

R UR

I

Uq+

−

U

Uq

RiK

U

U

U R =( 0)

U R(

K

K

i

i

q

I

0)

Bild 2.2 Grundstromkreis mitidealer Quellenspannung

Bild 2.3 Reale Quellenspannung mit Span-nungs-Stromkennlinien

Elektrische Quellenspannungen Uq entstehen, wenn Ladungen Q unterschied-lichen Vorzeichens durch äußere Energiezufuhr W getrennt werden.

Uq =WQ

(2.1)

I Beachte: Die SI-Einheit der Ladung ist [Q] = C (Coulomb) = A · s (Amperese-kunde).

Für praktische Anwendungen steht ein breites Angebot von Spannungsquellenals Batterien oder elektronisch stabilisierte Netzgeräte zur Verfügung. Batte-rien haben einen Innenwiderstand Ri, wodurch die Klemmenspannung UK mitzunehmendem Strom abnimmt (→ Bild 2.3). Mit zunehmender Entladungsteigt der Innenwiderstand. Elektronisch stabilisierte Netzgeräte regeln dieKlemmenspannung bis zum Nennstrom auf einen konstanten Wert. Tabelle2.1 zeigt eine Auswahl von Spannungsquellen.

Im geschlossenen Stromkreis (→ Bild 2.2) treibt die Quellenspannung einenelektrischen Strom an. Elektrischer Strom bedeutet die Bewegung von La-dungsträgern in elektrischen Leitern.

Die elektrische Stromstärke ist der Quotient aus der Ladungsmenge dQ,die während der Zeit dt durch einen elektrischen Leiter fließt. Ist diesekonstant, so handelt es sich um Gleichstrom. Die technisch positive Strom-richtung in einem Stromkreis ist vom Plus- zum Minuspol der Quellen-spannung gerichtet.

2.1 Größen in Gleich- und Wechselspannungssystemen 55

2

Tabelle 2.1 Auswahl von Spannungsquellen

Typ (Besonderheit)Werkstoffpaarung;Auswahl

Quellenspannungs-bereichKapazitätsbereich

Auswahl möglicherAnwendungen

Knopfzelle als Batterie(einmalig entladbar)Zn-Luft, Zn-MnO2, Li-MnO2

(1,4 . . . 3) V(5 . . . 1 000) mAh

Hörgeräte, Uhren,LED-Taschenlampen,elektronische Messgeräte

Knopfzelle als Akkumulator(ladbar, bis ca. 400 Ladezyklen)Nickel-Metallhydride,Lithium-Vanadiumpentoxid

(1,2 . . . 7) V(7 . . . 40) mAh

Fotoapparate, Kameras,Kommunikationsgeräte,elektronische Schaltun-gen, elektronische Mess-geräte

Batterie (einmalig entladbar)Zink-Mangandioxid (Alkaline)Lithium-Magandioxid

(1,5 . . . 9) V(3,5 . . . 3 000) mAh

Uhren, Taschenrechner,Rundfunkgeräte, Fernbe-dienungen, Warnanlagen

AkkumulatorenNickel-Metallhydrid (Ni MH)(ladbar, bis 1000 Zyklen)Lithium-Eisenphosphat (Li-Ion)(ladbar, 1 000 bis 5 000 Zyklen)

1,2 V(300 . . . 2 850) mAh(3,6 . . . 180) V(1,6 . . . 30 000) Ah

Jegliche elektronischeGeräte, Werkzeuge, Fahr-räder, Hybrid- und Elek-troautos, Seefahrt, großeElektroenergiespeicher

Bleibatterie (Akkumulator)(ladbar, bis ca. 2 000 Zyklen)Verdrängung durch Li-Ion-Akku

Zellenspannung 2 V,Reihenschaltung fürhöhere Spannungen(1 . . . 12 000) Ah

Starter- und Pufferbatteriefür Fahrzeuge, Werkselek-troautos, Energiespeicher

Elektronische Netzgeräte(Wechselspannung gleichge-richtet und geglättet, auch alsKonstantstromquelle möglich)

(0 . . . 100) V(0 . . . 20) A

Betreiben elektronischerSchaltungen

Augenblickswert der Stromstärke:

i =dQdt

(2.2)

Gleichstrom:

I =Qt

(2.3)

Beim Fließen des Stromes durch einen Widerstand (→ 2.1.3) wird in diesemdie Energie W umgesetzt, die der Spannungsquelle entzogen wird. Diese Ar-beit wird durch die Bewegung der elektrischen Ladung Q verrichtet. Es ent-steht ein Spannungsabfall U .

Die elektrische Spannung (Spannungsabfall) ist der Quotient aus der zurVerschiebung der Ladung erforderlichen Arbeit W und der Ladung Q. DerSpannungsabfall hat die gleiche Richtung wie der fließende Strom.


U =WQ

(2.4)

U = IR (2.5)

Die Gl. (2.5) ist die Strom-Spannungs-Beziehung (→ 2.1.3).

2.1.2 Wechselspannung und Wechselstrom /2.1/, /0.38/

Wechselspannung und Wechselstrom (alternating voltage, alternatingcurrent) sind elektrische Größen, deren Momentanwerte sich nach demZeitintervall T (Periode) wiederholen und deren arithmetische Mittelwerte(→ Gl. (2.12)) gleich null sind.

In der Regel haben Wechselspannung und Wechselstrom einen zeitlich sinus-förmigen Verlauf (→ Bild 2.4). Die Momentanwerte von Wechselspannungund Wechselstrom werden durch die Gln. (2.6) und (2.7) beschrieben.

u(t) = û sin ω t (2.6)

i(t) = î sin(ω t − ϕ ) (2.7)

Kennwerte dieser Gleichungen sind die Spitzen- oder Scheitelwerte û und î,die Kreisfrequenz ω und der Phasenwinkel ϕ .

T

t

u, i u t( )

i t( )iu

t ~ ϕ

Bild 2.4 Wechselspannungs-und Wechselstromverlauf

Die Kreisfrequenz ist das 2π-fache der Frequenz.

ω = 2π f (2.8)

Die Frequenz f ist der Kehrwert der Periodendauer T und gibt an, wie oftsich die Schwingung je Zeiteinheit wiederholt.


2

f =1T

(2.9)

I Beachte: Die SI-Einheit der Frequenz ist

[ f ] = Hz (Hertz) =1s

.

❑ Beispiele für technische Frequenzen sind 50 Hz in der Elektroenergieversorgungin Deutschland, 60 Hz in den USA und in Europa im Bereich der Traktion 162/3 Hz oder 50 Hz.

Der Phasenwinkel ϕ gibt die zeitliche Verschiebung zweier Wechselgrö-ßen im Winkel- oder Bogenmaß an.

ϕ =360◦

Tt, ϕ =

2πT

t (2.10)

I Beachte: Im Bild 2.4 eilt der Strom der Spannung zeitlich nach. In Gl. (2.7) stehtdemzufolge−ϕ . In der Bezeichnung wird nicht zwischen Bogen- und Winkelmaßunterschieden.

Definitionsgemäß müssen die Wechselgrößen Spannung und Strom nicht un-bedingt rein sinusförmig sein. In der Praxis verursachen nichtlineare Verbrau-cher unerwünschte Oberschwingungen (→ Bild 2.5).

x

t

x t( )

A

A1

2

T Bild 2.5 Periodischenichtsinusförmige Funktion

Periodische nichtsinusförmige Spannungen u(t) und Ströme i(t) lassen sichals Summe von Sinusschwingungen (Harmonischen) unterschiedlicher Fre-quenzen mit zugeordneten Amplituden und Phasenwinkeln darstellen (→ Gl.(2.11)).

x(t) =n

∑i=1

x̂i sin(ω it − ϕ i) (2.11)

x steht für u oder i, die Größe n ist durch die Anzahl der Harmonischen gegeben.

❑ Beispiele für nichtlineare Verbraucher sind z. B. geregelte Antriebe, Fernseher,Lichtbogenschmelzöfen.


Kenngrößen zur Bewertung von Wechselgrößen:

Arithmetischer Mittelwert (Gleichwert)

Der Gleichwert ist der arithmetische Mittelwert der Spannung oder desStromes über eine Periode.

X =1T

t+TZt

x(t) dt (2.12)

Gl. (2.12) ist geeignet, festzustellen, ob die Funktion x(t) eine reine Wech-selgröße ist (→ Bild 2.5), d. h. A1 + A2 = 0 und X = 0 (A1 geht in denIntegralwert negativ ein).

Gleichrichtwert

Der Gleichrichtwert ist der arithmetische Mittelwert des Betrages vonSpannung oder Strom einer Periode.

|X | = 1T

t+TZt

|x(t)| dt (2.13)

Die Betragsbildung bedeutet, dass die negativen Halbwellen der Wechselgrö-ßen (→ Bild 2.4, Bild 2.5) in den positiven Bereich geklappt werden und da-von der arithmetische Mittelwert gebildet wird. Der Gleichrichtwert ist fürdie Messtechnik (→ 2.2) interessant, da sich unabhängig von der Frequenzbei sinusförmigen Wechselgrößen nach den Gln. (2.6) und (2.7) einfache Zu-sammenhänge zwischen Effektivwert und Spitzenwert nach Gl. (2.15) bzw.Effektivwert und Gleichrichtwert nach Gl. (2.17) ergeben.

Effektivwert

Der Effektivwert ist der quadratische Mittelwert von Spannung oderStrom einer Periode.

X =

√√√√ 1T

t+TZt

x2(t) dt (2.14)

Die Effektivwerte der Spannung U und des Stromes I bewirken in einem ohm-schen Widerstand (→ 2.1.3) den gleichen Energieumsatz (→ 2.1.6.1) in Formvon Wärmeenergie wie die äquivalente Gleichspannung U oder die Gleich-stromstärke I.


2

Scheitelfaktor

Der Scheitelfaktor ist das Verhältnis von Spitzenwert (Scheitelwert) zumEffektivwert von Spannung oder Strom.

ks =x̂X

(2.15)

Für reine Sinusgrößen gilt unabhängig von der Frequenz:

ks =√

2 ≈ 1,414 (2.16)

Damit sind die Spitzenwerte von Spannung û und Strom î aus gemessenenEffektivwerten einfach bestimmbar.

Formfaktor

Der Formfaktor ist das Verhältnis von Effektivwert zum Gleichrichtwerteiner Wechselgröße.

kf =X

|X |(2.17)

Für reine Sinusgrößen gilt unabhängig von der Frequenz:

kf =π

2√

2≈ 1,11 (2.18)

Damit sind Effektivwerte von Spannung U und Strom I für sinusförmigeWechselgrößen durch einfach zu messende Gleichrichtwerte bestimmbar. Fürperiodisch nichtsinusförmige Verläufe kann der Formfaktor je nach Kurven-form größer oder kleiner als dieser Wert sein.

Klirrfaktor /0.55/

Der Klirrfaktor ist das Verhältnis des Effektivwertes aller Oberschwin-gungen zum Effektivwert aller Harmonischen der oberschwingungsbehaf-teten Wechselgröße.

K =

√√√√√√√√n

∑i=2

X2i

n

∑i=1

X2i

(2.19)


Bildet man nach Einsetzen von Gl. (2.11) in Gl. (2.14) den Effektivwert, so er-gibt sich dieser aus der geometrischen Summe der Effektivwerte der einzelnenHarmonischen.

X =

√n

∑i=1

X2i =√

X2i +X22 +. . .+X

2n (2.20)

Der Klirrfaktor ist zugleich ein Maß für die Oberwellenleistung zur Gesamt-leistung eines nichtlinearen Verbrauchers.

2.1.3 Grundschaltelemente /2.1/, /0.38/

Grundschaltelemente des elektrischen Stromkreises sind der ohmsche Wider-stand R (resistance), die Induktivität L (inductivity) und die Kapazität C (ca-pacity). Die Schaltzeichen sind im Bild 2.6 dargestellt.

R L C

i i i

u uu

Bild 2.6 Schaltzeichen derGrundschaltelemente

Ohmscher Widerstand

Elektrische Leiter setzen dem Stromfluss einen Widerstand entgegen.

Der ohmsche Widerstand ist ein elektrischer Leiter, dessen Widerstandunabhängig von der Höhe des Stromes ist, Spannung und Strom sind pro-portional.

Das ohmsche Gesetz ist die Gleichung, die diesen Zusammenhang beschreibt.

R =ui= const. (2.21)

I Beachte: Die SI-Einheit des Widerstandes ist[R] = Ω (Ohm).

Bei Wechselgrößen ist gemäß der Definition der Phasenwinkel ϕ =0 (→ Bild2.4). Metallische Leiter verhalten sich bei konstanter Temperatur annäherndwie ohmsche Widerstände.

I Beachte: Viele halbleitende Widerstände (Dioden, Heißleiter, Kaltleiter) weisendiese Proportionalität nicht auf. Sie sind nur in einer Richtung leitend oder än-dern ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Stromstärke. Bei sinusförmigenSpannungsabfällen fließen oberschwingungsbehaftete Ströme.

Sachwortverzeichnis

AAAS 275 f.Abbilden 34Abbildung zeitlicher Verläufe 81Abbildungsgröße 35Abbildungssignal 36Abfallzeit 65Abgleichen 107Ablaufsteuerung 473Ablehnungsbereich 566Ableitung, partielle 549 f.Ablenksystem 521Ablösekraftsensor 250Abprodukt 19Abscheidespannung 309Absolutbewegungsaufnehmer 240Absolut-Drehgeber 258Absorption 263, 313Absorptionsgrad 361Absorptionsspektralfotometrie 274 f.Absorptionsspektroskopie 274Abstandsänderung 348Abstandsmessung 226Abtast- und Halteschaltung 422Abtastabstand 129, 131Abtastfrequenz 129, 133Abtastsatz 131Abtastschaltung 416Abtastsignal 384Abtasttheorem 42, 422, 431, 485Abtastung 41, 131, 422, 424–, diskrete 132Abweichung, des arithmetischen Mittel-

wertes 576Abweichungsanzeige 23Achsabschnitt 534, 541, 543Acquisition time 487Addierer 409, 412, 449–, 4-Bit- 450Addition, logarithmische 413Adressbit 427Adressbus 472Adressdecoder 472

Adressensteuerung 426Adsorbenzien 266A/D-Umsetzer 272, 488, 532Advanced-LS-TTL 462Advanced-Schottky-TTL 462Aerosol 275AES 275 f.Akkumulator 474Aktivität 325Aktiv-Matrix-Display 524Aktor 502Aliasing 486Allpass 391alternierender Betrieb 83ALU 474Aluminiumoxid 301Amperometrie 309Amplituden-Frequenzgang 429Amplitudengang 537Amplitudenkennlinie 537Amplitudenspektrum 132Amplitudenstufe 38analog 37 f.Analog/Digital-Umsetzer 428, 488Analog/Digital-Umsetzung 41, 422Analog-Multiplexer 426 f.Analogrechenschaltung 411Analogschalter 417, 423 ff.Analogwertebereich 532Analogwertspeicher 422Analyse 21– elektrischer Signale 128– von zeitbegrenzten Signalen 130Analysenmesstechnik 20, 261Analysenprobe 325Analysensiebmaschine 312AND Array 468Andreasenpipette 319Angleichverfahren 372anisotroper magnetoresistiver Effekt

231Anlaufwert 45

Sachwortverzeichnis 659

13

Annahme 565Annubar-Durchflussmesser 172Anpassung 34, 387, 389Anpassverstärker 82Anschlussbezeichnung 111Anschlussparameter 35Anstiegsantwort 537Anstiegsgeschwindigkeit 424Anstiegszeit 65, 536Anti-Blockier-System 259Antifuse 471Anti-Schlupf-System 260Antivalenz 437Antwortfunktion 46, 535Anwenderinformation 106Anzahlhäufigkeit 311Anzeige 35Anzeigebereich 45, 543Aperture time 488Aperture time jitter 488Approximation, lineare 541–, sukzessive 490Äquivalentdosis 326Äquivalenz 437Aräometer 205, 320Arbeitselektrode 309Arbeitspunkt 535Arbitrationslogik 477Arithmetic Logic Unit 473arithmetischer Mittelwert 58, 573,

576 f., 580, 583Aronschaltung 125ASCII-Code 445ASCII-Protokoll 510ASCII-Sonderzeichen 529ASCII-Zeichen 519aselektives Verhalten 349ASI 513ASIC 466Aspirationshygrometer 297 f.assoziative Gesetze 438ATE 503Atmosphärendruck 153Atomabsorptionsspektroskopie 275Atomemissionsspektroskopie 275ATR 280Aufgabengröße 25Aufheizverfahren 187Auflösung 489, 522, 550, 590, 594 f.

Auflösungsvermögen 550–, spektrales 131Aufnehmer, piezoelektrischer 238Auftrittswahrscheinlichkeit 580Ausbreitungswiderstand 143Ausgabegerät 516Ausgabevektor 451Ausgangsgröße 589Ausgangsimpedanz 401Ausgangslastfaktor 461Ausgangssignal 535–, binäres 491Ausgangswiderstand 398, 400Ausgleichsleitung 136Auslösezählrohr 327Ausschlagmethode 23, 114Aussteuerbereich 397Ausstrahlung, spezifische 337Auswertung 20Autofokusverfahren 248

BBack-Lighted-CCD 346Balgenfeder 155Balgenzähler 174Balkendiagramm 561Bandbreite 403, 406, 408Bandbreiten-Verstärkungs-Produkt

399, 402Bandstrahlungspyrometer 152Bargraph-Anzeige 517Basiseinheit 26, 600Batterie 54Baud 529Bauglied 30Baum 504 f.Baustein, anwenderspezifischer 466–, programmierbarer logischer 443Bauwerksüberwachung 239BCD-Code 517 f.BCD-Dualcode 446Becquerel 325Beeinflussung, elektromagnetische 514Befehlsdecoder 473Begrenzer 418Begrenzung 419Beleuchtungsstärke 337, 349–, planare 350–, zylindrische 348, 350

660 Sachwortverzeichnis

Beleuchtungsstärkemesser 348, 350Beleuchtungsstärkemessgerät 349Berührungsthermometer 134, 147, 153Beschleunigung 236, 240Beschleunigungsmessung 240Beschleunigungssensor, kapazitiver

242–, monolithischer Si- 242–, piezoelektrischer 242Bestimmungsgleichung 545Bestrahlungsstärke 337BET-Methode 323Betrieb, alternierender 83Betriebsdichte 201Betriebsmesstechnik 18Betriebstechnik 19Betriebsüberwachung 19Beugungsring 316Beugungsspektrometer 316Beurteilungspegel 368Bezugselektrode 307, 309Bezugsgröße 25Bezugslichtart 362Bezugsschalldruck 363BF3-Zählrohr 332Bildanalysensystem 313Bildwiederholfrequenz 522Bimetallmesswerk 91 f.BIMOS-Technologie 423binär 38Binary Coded Decimal BCD 445Binghamsche Substanz 212Biquad-Struktur 433Bistreifenhygrometer 302Bitbus (A) 513Bitstream 497Bitzahl 488Blende 172 f.Blenden 349Blindenergie 125Blindenergiezähler 97 f.Blindleistung 69, 95 ff.Blindleistungsmessung 125Blockdarstellung 31Bode-Diagramm 398, 402Bogenspektroskopie 276Bolometer 149, 152, 345Boltzmann-Konstante 389Bombenkalorimeter 287

Boolesche Algebra 436–, Rechenregeln 438Boolescher Prozessor 480Borbelegte Ionisationskammer 332Bor-Ionisationskammer, γ-kompensierte

332Bourdon-Manometer 156Brandwarnung 19Brechungsgesetz 282Brechungsindex 267Brechzahl 282–, absolute 283Brennwert, spezifischer 287Brinell-Verfahren 249Brownsche Molekularbewegung 321Brückenschaltung 140, 391Brückenverstimmung 411Brückenzweig 91Bubble-Jet 526Bundesamt für Eich- und Vermessungs-

wesen 26Bürdenwiderstand 111 f.Bus 504, 528Bus-Protokoll 510Bussystem 503, 528Bus-Topologie 504Byte 475

CCAN 513Candela 338Carry Look Ahead 451CCD-Sensor 225CCD-Zeile 198, 223cd 338C-Ebene 355Center-trigger 484Centronics-Schnittstelle 527Charge Coupled Device 344Charge-Balancing-A/D-Umsetzer 495χ 2-Streutest 568Chopperbetrieb 83Chopperstabilisierter Verstärker 407 f.Chopperverstärker 407Chromatographie 265Clamping 418Client/Server-Prinzip 512CMOS 462CMOS-Analogschalter 407


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CMOS-Familie 460CMOS-Schalter 409, 426CMOS-Schalterzelle 425 f.CMOS-Schaltkreis 463Code 445–, alphanumerischer 445–, BCD- 456–, Johnson- 460–, numerischer 445Codescheibe 258Codetabelle 518Code-Umsetzer 445Codierung 40Codierungsart 445Compton-Effekt 326Computer-Simulation 431Coriolis-Kraft 185Coriolis-Massendurchflussmessung

186cos-getreue Bewertung 351cos-Vorsatz 347Coulter-Verfahren 322CPLD (Complex Programmable Logic

Design) 470CPU 480CRC-Code 510Curie 325Curie-Temperatur 142CW-Verfahren 271

DDampfphase 268Dämpfungsmaß 388Datenbus 472Datenquelle 504Datenselektor, adressengesteuerter 448Datensenke 504Datenspeicher 481Datenübertragung 508–, massebezogene 506–, serielle 459Dauerschallpegel, äquivalenter 368Dauerstrichradarverfahren, frequenzmo-

duliertes 198D/A-Umsetzer 491, 498–, stromgewichteter 498dB 363, 371DCF77 254Deep-Deleption-CCD 346

Dehnung 233, 236, 239 f.Dehnungsmessstreifen 159, 232, 234 f.–, Anordnung 236Dehnungssensor, kapazitiver 237Delta-Sigma-Umsetzer 496Demodulation 40Demodulator 406, 411De-Morgansche Gesetze 438Demultiplexer 448–, 1-zu-4- 448Detektor, für α-Strahlung 330– für β-Strahlung 330– für γ-Strahlung 326–, Neutronen-Beta- 333determiniert 38Dezibel 363Dezimalzähler 457D-Flipflop, flankengesteuertes 453–, zustandsgesteuertes 453Diaphragma 307Dichte 170, 201, 218–, relative 201–, zustandsbezogene 201Dichtefunktion 551, 577, 579Dichtemesser 170Dichtemessmethode, hydrostatische

206–, radiometrische 207Dichtemessung 202 f.Dickschichttechnik 161Differenzdruck 158, 294Differenzdruckmessung 153Differenzialanordnung 231Differenzialdrossel 163Differenzialgleichung 46, 538Differenzial-Plattenkondensator 164Differenzialprinzip 220, 222, 394Differenzialquerankeraufnehmer 221Differenzialtauchankeraufnehmer 220,

242, 246Differenzialtransformator 163Differenzierer 416Differenzmethode 23, 114Differenzprinzip 236Differenzverstärker 385, 401, 410, 412Differenzverstärkung 397, 402 f., 412digital 38Digital/Analog-Umsetzer 428, 488,

520, 523


Digitaleinheit 85Digitalfilter 428Digitalisierung 485Digitalisierungsstufe 85Digitalmultimeter 87, 89–, mit echter Effektivwertbildung 91 f.Digitaltechnik 433Digitalwert 532dilatante Substanz 212Diode 414, 418 f., 421–, ideale 421Diodenschaltung 418Diodenschwellspannung 418DIR-Spektroskopie 279Disjunktion 437diskontinuierlich 38, 203 f.diskret 37 f.Diskretisierung, zeitliche 41disperses Stoffsystem 310Dispersitätszustand 310distributive Gesetze 438Dividierer 414DMS 232DMS-Wägezelle 244Doppelabtastung 223Doppelleitung 388Doppler-Verfahren 182, 184Doppler-Verschiebung 189Dosisleistung 326Dosismessung 334Draht-DMS 234Drahtmesswiderstand 139Drahtwendel 279DRAM-Controller 477Dreheisenmesswerk 91 f.Drehkolbengaszähler 174Drehmoment 236Drehmomentmessung 245–, induktive 246–, kapazitive 246–, magnetoelastische 246– mit Dehnungsmessstreifen 246Drehspiegel 356Drehspiegel-System 356Drehspulmesswerk, mit Gleichrichter-

schaltung 90Drehstromsystem 62Drehzahlerfassung 258Dreibereichsverfahren 357 f.

3-D-Grafik 561Dreieckschaltung 64Dreieckspannung 416Dreieckverteilung 581 f., 596Dreiphasen-Wechselspannungssystem

62Drift 406DRIFT 280Drifteigenschaften 408Droop 488Druck 153, 159, 214, 239– in Fluiden 29Druckaufnehmer, induktiver 163Druckempfindlichkeit 393Druckgradient 379Druckmessgerät, federelastisches 154Druckmessumformer 158–, piezoelektrischer 166Druckmessung 153Druckpuffer 527Drucksensor 391– nach dem Prinzip der akustischen

Oberflächenwellen 167Drucksensor-Brücke 391Dual Switch 426Dualcode 445Dual-Code 223Dual-Slope-A/D-Umsetzer 492 f.Dualzähler 456–, 4-Bit- 456Dunkelstrom 340Dünnfilmtechnik 159, 524Dünnfilmtechnologie 231Dünnfilmwiderstand 415Durchflussmesser, induktiver 178Durchflussmessung, magnetisch-

induktive 177Durchlasswiderstand 424Durchlicht-Verfahren 259Durchmesserbestimmung 226Düse 172 f.D-Verhalten 416dynamisches Verhalten 535 f.

EEcholot 196Echomethode 226ECL 463ECL-Familie 460


13

Edelmetallelektrode 309EEPROM (Electrically Erasable

PROM) 479Effekt, pyroelektrischer 150effektiver Freiheitsgrad 591Effektivwert 58, 91Effektivwertmessung 91Eichen 17Eichpflicht 26Eichung, amtliche 540Eidgenössisches Amt für Maß und Ge-

wicht 26Eigenerwärmung 140Eigenleitungsbereich 144Eigensicherheit 403Eigenstrahlung 152Ein-/Ausgabe, separate 479–, Speicher- 479Ein-/Ausgabebaustein 479Ein-/Ausgabeblock 471Einbaubedingung 147Einfachmitkopplung 429Einflussgröße 22, 562, 589Eingabevektor 451Eingangsdaten, korrelierte 583Eingangsgröße 575, 583, 589, 598Eingangsimpedanz 401Eingangslastfaktor 461Eingangs-Offsetspannung 408Eingangs-Offsetstrom 408Eingangs-Rauschspannung 408Eingangsschaltung 82Eingangsschaltung Triggerung 83Eingangssignal 535–, analoges 488Eingangswiderstand 398, 400, 408, 412Einheit 25–, abgeleitete 26–, abgeleitete, mit besonderem Namen

26–, angelsächsische 615–618–, für Energie und Leistung 619–, gesetzliche, mit besonderem Namen

26, 601 ff.–, nichtkohärente 27Einheitengröße 18Einheitssignal 42 f.–, elektrisches 43–, pneumatisches 42

Einlasssystem 268Einperlmethode 199Einperlverfahren 206Einquadranten-Multiplizierer 413Einschwingvorgang 424Einschwingzeit 47, 106, 536 f.Einstellzeit 424Einweggleichrichter 421Einweglichtschranke 228Einzelbildverfahren 318Einzelbitrechner 480Elektretmikrofon 368elektrische Ladung 237elektrischer Strom 29Elektrolysehygrometer 299Elektrolysestrom 299Elektrometerverstärker 405Elektronenspinresonanz 271Elektronenstoßfotoionisation 268Elektronenstrahloszilloskop 109Elektronenstrahlröhre 82Elektrostriktion 238Elementbetrieb 341Embedded Controller 480, 499Emission 264, 272Emissionsspektralfotometrie 275Emissionsspektrum 264Emitter Coupled Logic (ECL) 462Empfangsbauelement 228Empfindlichkeit 45, 135, 406, 534 f.Empfindlichkeitsabgleich 393Empfindlichkeitskoeffizient 576, 584,

593empirische Varianz 573, 578, 592EMV 403ENABLE 426ENABLE-Eingang 426Endlagenschalter 230Endverstärker 83 f.Energie 125, 619–, elektrische 97Energiedosis 326Energieumwandlung 19Energieverteilung 19Energiezähler 125Entfernungsgesetz, fotometrisches 348Entladung, elektrostatische 514Entnahmesonde 324Entwicklungsgeschichte 25


EPROM (Erasable PROM) 478Erdung 109Ergebnisgröße 582, 598Erkundungsmessung 21 f.Erscheinungsform 37Erwartungswert 540, 552, 555, 565,

577 f., 580, 582, 584, 589–, empirischer 552, 558erweiterte Messunsicherheit 582 f.,

589, 593, 595, 597erweiterte Unsicherheit 589Erweiterungsfaktor 582, 590, 595Expertensystem 569Expositionspegel 368Extinktion 263, 313Extinktionskoeffizient 313, 316Extinktionsmessung 313E0-Vorsatz 347 f.Ez-Vorsatz 348

FFAMOS-Transistor 478Fan-In 461Fan-Out 461Faraday-Effekt 286Farbabstand 359Farbkorrekturfilter, integrierter 342Farbmessung 356Farbmodi 523Farbsehen 356Farbtemperatur 357–, ähnlichste 357Farbtiefe 523Farbtripel 521Farbvalenz 356Farbwiedergabeindex 359Federbalgmanometer 155Federhygrometer 302Federkörper 239Federrohrmanometer 156Federwaage 243Fehler 48, 531–, absoluter 531–, dynamischer 535–, grober 532–, maximaler 549–, mittlerer der Einzelmessung 553–, mittlerer der Standardabweichung

557

–, mittlerer zu erwartender des Gesamt-ergebnisses 549

–, reduzierter 532–, relativer 531–, statischer 534–, systematischer 538, 550 f., 571–, systematischer des Gesamtergebnis-

ses 550–, zufälliger 539, 549, 551, 571Fehleranteil, zufälliger 540Fehlerart 532Fehlerdefinition 531Fehlerdiagnose 21Fehlerfortpflanzung 549Fehlerfortpflanzungsgesetz 584, 588–, Gauß’sches 571, 574, 583 f.Fehlergrenze 592Fehlerklasse 106, 555Fehlerkurve 533Fehlerreduktion 21Fehlerverteilungsfunktion, Gauß’sche

576Fehlwinkel 111 f.Feinmessskala 226Feinstruktur 30Feinwaage 243Feld, elektrisches 71–, magnetisches 71Feldbus 504Feldeffekttransistor 423Feldgerät 503Feldgröße, elektrische 104–, magnetische 103Feldionisation 268Feldplatte 230, 260Feldplatten-Geber 260Feldstärke, elektrische 104Feldstärkemesser 104Feldstörungsverfahren 322Feldsweep 271Fensterfunktion 131–, Dreieck- 131–, Hamming 131– von Hann 131Fernbus 504Fernfeldbedingung 377Fernfeldrichtcharakteristik 382Fertigungsmesstechnik 18, 20Fertigungstechnik 19


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Festkörper-Sauerstoffsensor 295Festwertspeicher 478FET-Zerhacker 407Feuchte, absolute 296, 299–, maximale 296–, relative 296, 299Feuchtemessung 296Feuchtesensor 304–, kapazitiver 301FIFO-Speicher 478Filmdosimeter 334Filter 428–, aktive RC- 428 f.–, Bessel- 429 f.–, Butterworth- 429 f.–, FIR- 428–, IIR- 428–, SC- 428, 431 ff.–, Tschebyscheff- 429 f.Filterart 433Filterkoeffizient 429Filtertyp 429 f.Filterverhalten 433Firewire-Schnittstelle 530Fizeau-Interferometer 249Flagregister 474Flammenfotometer 275Flammenionisationsdetektor 290, 327Flammenionisationsmessung 290Flammenspektroskopie 275Flash-Wandler 489Fließkurve 212Fließverhalten 310Flipflop 452–, getaktetes 453–, zustandsgesteuertes 453Floating-Gate 478Flügelrad 174Fluoreszenz 265, 277, 346–, totale 277Fluoreszenzspektroskopie 277Fluoreszenzspektrum 277Fluorimeter 277Flussdichtemesser 103Flüssigkeit, dilatante 214–, newtonsche 214–, pseudoplastische, strukturviskose

214Flüssigkeitschromatograph 266

Flüssigkeits-Chromatographie 268Flüssigkeitskalorimeter 287Flüssigkeitsmanometer 157Flüssigkeitsoberfläche 218Flüssigkeitsspiegel 217Flüssigkeitsvolumen 217Flüssigkristall-Anzeigeelement 518Flussspannung 418 f.Flussstrom 414Flussverdrängung 250Folgezustandsvektor 451Folien-DMS 234Formfaktor 59, 127Fortpflanzungsgesetz, für zufällige

Messabweichungen 574Fotodiode 340–, Avalanche- 342–, monolithische 341–, PIN- 342Fotodiodenzeile 341 f.Fotoeffekt 326–, innerer 339 f.Fotoelement 341Fotolumineszenz-Dosimeter 335Fotometerkugel 353Fotometrie 338fotometrische Empfängernormale 361fotometrische Normale 361fotometrische Reflexionsnormale 361fotometrische Strahlungsnormale 361Fototransistor 342 f.Fotovervielfacher 328Fotowiderstand 339Fourier-Analyse 127–, räumliche 382Fourier-Integral 130Fourier-Transformation 130–, diskrete 130–, schnelle (FFT) 133FPGA (Field Programmable Gate Ar-

ray) 471Fraunhofer-Beugung 316Freifeldverfahren 377Freigabeverzögerung 427Freiheitsgrad 553, 583–, effektiver 591–, Methode der effektiven 590Fremdkörpereinfluss 354


Frequenz 56, 97, 100, 126, 132, 256,495

–, diskrete 132Frequenzbestimmung 127Frequenzbewertung 364 f.Frequenzdifferenzverfahren 184Frequenzgang 46Frequenzgangkompensation 390, 397,

401Frequenzkompensation 400Frequenzmesser, digitaler 100Frequenzmessung 100, 256Frequenzsweep 271Frequenzteiler 257, 455–, 1 : 2- 455Frequenzteiler, asynchron 257Frequenzvervielfachung 257F-Test 569FTIR-Spektroskop 279 f.FT-Raman-Spektrometer 278Fullcustom 467Füllstandsmessung 190–, kapazitive 192–, konduktive 192– mit Flügelrad 200– mit interferometrischer Abstandsmes-

sung 197– mit Mikrowellen 198– mit optischen Verfahren 197– mit radiometrischen Verfahren 195– mit Schall und Ultraschall 196– mit thermischen Verfahren 194– mit Verdrängermethoden 199–, optische, nach dem Triangulations-

prinzip 197– über eine Druckmessung 199– über eine Wägung 199Funken-/Bogenspektroskopie 276Funkenspektroskopie 276Funksender 254Funktionalmatrix 598Fuzzy-Logik 197, 570

GGalileo 256γ-Strahlung 207Garantiefehlergrenze 555Gas, ideales 202–, reales 202

Gasadsorptionsmethode 323Gaschromatograph 266Gaskonzentrationsbestimmung 289Gasreibungs-Vakuummeter 168Gate Array 468Gateway 512Gatterdurchlaufzeit 462Gauß’sche Fehlerverteilungsfunktion

576Gauß’sche Normalverteilung 577Gauß’sches Eliminationsverfahren 545,

548Gauß’sches Fehlerfortpflanzungsgesetz

549, 571, 574, 583 f.Gebäudeleittechnik 19Gegenelektrode 309Gegenfeld 293Gegenkopplung 386, 397, 401, 423Gegenkopplungsgrad 386Geiger-Müller-Zählrohr 327geometrischer Effekt 234Geradenapproximation 542, 544Geradrohranordnung 186Gesamtschallleistung 382Gesamtstrahlungspyrometer 152Gesamtübertragungsfaktor 31geschätzte Kovarianz 586geschätzte Varianz 585Geschwindigkeit 29, 240Geschwindigkeitsaufnehmer 242Gesichtsempfindung 336Gestaltabweichung 247Gewährleistung 19Gewicht, spezifisches 201Gewichtsfunktion 537Gewichtskraft 243, 245Gitter 274Glaselektrode 307Glasfaser 146Gleichheitsverfahren 359Gleichrichter 407Gleichrichterkennlinie 421Gleichrichtung 406–, phasenempfindliche 410Gleichrichtwert 58, 90 f.Gleichspannung 53–, Messung 87Gleichspannungs-Mittelwert 410Gleichspannungsverstärkung 431


13

Gleichstrom 53–, Messung 87–, Quotient zweier 89Gleichtakt-Eingangsspannung 419Gleichtaktsignal 397Gleichtaktunterdrückung 397, 401 f.,

408Gleichtaktverstärkung 397, 402Gleichung von Bernoulli 170Gleichungssystem, lineares 545Gleichwert 58Global Positioning System 255Goniofotometer 353, 356GPIB 511GPS 255Graduieren 17Grafikadapter 523Grafikauflösung 522 f.grafische Darstellung 551Grafitrohrtechnik 276Graufilter 349Gray 326Gray-Code 223, 445Grenzdaten 21Grenzentfernung, fotometrische 356Grenzfläche 217, 226Grenzflächenspannung 217Grenzfrequenz 48, 399, 402, 431, 433Grenzstandsüberwachung 190, 194– mit Lichtschranken und Glasfasern

197– mit vibrierendem Aufnehmer 200Grenzverfahren 372Grenzwinkel 283Grobwaage 243Größe 24–, lichttechnische 337–, strahlungsphysikalische 336 f.Größenart 37Größenkriterium 311Größenspektrum 321Großsignalbandbreite 403Grundfunktion 35Grundgesamtheit 324 f., 552, 582Grundgesetz, fotometrisches 348Grundschaltelement 60Grundschaltung, sequentielle 451Grundschwingung 411Grundstromkreis 54

Grundstruktur 30Grundverknüpfung 438, 440Guide to the Expression of Uncertainty

in Measurement (GUM) 571GUM 571, 573, 588 f.Güte 553 ff., 557, 564

HHaar 301Haarhygrometer 301Halbbrücke 236Halbleiter-Dehnungsmessstreifen 235Halbleiterdetektor 152Halbleiter-Dosimeter 334Halbleiter-Strahlungsdetektor 329Halbleitertechnik 161Hall-Element 229, 261Hall-Geber 260Hallraumverfahren 377 f.Hall-Spannung 229Haltedrift 424Haltekapazität 423Handelswaage 243Handshake 528Hardwaresicherung 471Harmonische 57, 128harmonische Analyse 128Härtemessung 249Häufigkeit, absolute 559–, relative 559–, relative, normiert auf die Klassen-

breite 559Häufigkeitsmerkmal 311Heißleiter 140, 394Heizwert, spezifischer 287–, spezifischer, bei festen oder flüssigen

Brennstoffen 286–, spezifischer, bei gasförmigen Brenn-

stoffen 286Hellempfindlichkeitsgrad, spektraler

337 f.Helmholtz-Gleichung 381Helmholtzsche Integralgleichung 381Herstellungsverfahren 372Hexadezimalziffer 518Hilfsfunktion 35Hilfsregister 474Histogramm 311, 558 f.Hitzdrahtanemometer 187


Hitzdrahtmesswerk 31Hitzdrahtsauerstoffsensor 292Hochfrequenzfeld 270Hochspannungsmesstechnik 109Höhenstandsmesssystem 190Hologrammebene 381Hornantenne 198Horner-Schema 544, 546Hörvergleich 371H-Pegel 420, 423, 426, 434HP-IB 511Hubgewichtswaage 243Hybride Technik 501Hypothese 565Hysterese 157, 420 f.

IIdentifizierung 330IEC-Bus-Schnittstelle 528IEEE-488 511, 513Impedanzwandler 398 f., 402, 405Implikation 437Impulsdauer 65Impulsfunktion 537Impulsgeber, induktiver 259Impulshöhenanalyse 272, 330Impulshöhenspektrometer 313, 322Impulsrate 495Impulsscheibe 258Induktionsmesswerk 97Induktivität 60 f., 96, 107, 117, 220Induktivitätsbestimmung 118Induktivitätsmessbrücke 118Induktivitätsmessgerät, digitales 118Induktivitätsmessung, mit phasenemp-

findlichem Gleichrichter 118Induktivitätsnormal 107, 118Informationskette 34Informationsparameter 38Informationsverarbeitung 38Informationsverlust 532Infrarot 336Infrarot-Absorptionsspektroskopie 278Infrarothygrometer 304Infrarot-Spektroskopie 278InGaAs-Sensor 344Injektionslogik, integrierte (I2L) 462Inkrement 24, 222Innenwiderstand, des Messgerätes 109

Instrumentationsverstärker 401Integrationsfehler 417Integrationskapazität 405Integrationskondensator 494Integrationszeit 494Integrator 492Integratorausgangsspannung 492Integrierer 404 f., 416 f., 423, 432–, SC- 432Integrierglied 409Integriertes Mess- und Informationssys-

tem zur Überwachung der Umweltra-dioaktivität 335

Intelligente Sensorik 499Intensität 326Interbus 513Interface-Baustein 528Interferenzrefraktometer 284Interferenzrefraktometrie 284Interferenzstreifen 224, 249Interferenzstreifenmuster 284Interferogramm 279Interferometer 224interferometrische Ebenheits- und

Formprüfung 248Internationale Meterkonvention 26Internationales Einheitensystem 26, 49Interrupt 482Interruptanforderung 474Interrupteingang 482Interrupt-Serviceroutine 474Intervall 556, 559Inverter 405, 409, 414, 432I/O-Mapping 479Ionenquelle 268ionensensitive Schicht 308Ionisationskammer 327Ionisationskammer-Dosimeter 334Ionisations-Rauchmelder 327I/O-Port 481IR, fernes 336–, mittleres 336–, nahes 336IR-Gitterspektroskop 279IRRAS 280ISA-Bus 523ISFET 308Isophone 364, 373Istdaten 21


13

Iteration 393I-U-Wandlung 405I-Verhalten 416 f.

JJacobimatrix 598JK-Flipflop, flankengesteuertes 454–, zweiflankengesteuertes 455–, zweizustandsgesteuertes 455Justieren 17, 107

KKalibrator 369Kalibrieren 17Kalibrierfehlergrenze 598Kalibriernormal 532, 539, 545Kalibrierschein 589Kalibrierung 369, 393, 540, 593 f.Kalorimeter, kontinuierliches 288–, nasses 288–, trockenes 288Kalorimetrie 286Kaltleiter 142Kanalelektronenvervielfacher 343Kanalwiderstand 425Kapazität 60 f., 107, 119, 221, 431Kapazitätsdiode 408Kapazitätsmessgerät, digitales 119Kapazitätsmessung 119Kapazitätsnormal 107Kapillarviskosimeter 215Kapselfedermanometer 155Karmansche Wirbelstraße 178Karnaugh-Veitch-Diagramm 444Keimtötung 309Kennfunktion 44Kenngröße 106Kennlinie 561–, statische 45Kennlinienkorrektur 235, 273, 540Kennwert 44Keramikstab, indirekt geheizter 279Kettenschaltung 31Kettenstruktur 384k-Faktor 233, 235Kippstufe, astabile 252–, bistabile 452–, monostabile 252, 452Kippzähler 174Klasse 559 f.

Klassenbreite 559Klassengenauigkeit 555Klassenzahl 559Klirrfaktor 59, 127, 387koaxialer Vertikaleingang 82Koaxialkabel 388Koaxialshunt 108Kohlenwasserstoff 290Koinzidenz 314–, primäre 314–, sekundäre 314Kolbenmanometer 154Kolorimetrie 275kolorimetrische Methode 308kombinierte Messunsicherheit 574kombinierte Standardunsicherheit 575,

584, 593, 595kombinierte Varianz 574, 583, 587,

590, 593, 597 f.kommutative Gesetze 438Kommutierung 410Komparator 419, 489, 491 f., 495Kompensation 121, 391, 400–, doppelte 121 f.Kompensationsdose 136Kompensationsmethode 23, 114Kompensationsverfahren 158Kondensator-Konstantstromladung 253Kondensatormikrofon 368Konduktometrie 305Konjunktion 437Konstante, additive 534–, multiplikative 534Konstantstromquelle 253Konstanttemperaturverfahren 187Konstanzverfahren 372 f.Kontaktübergangswiderstand 594kontinuierlich 38, 203, 205Kontinuitätsgleichung 170Kontrollvariable 562Konzentration 19, 309, 314Konzentrationsmessergebnis 261Konzentrationsmesstechnik 261Konzentrationsmessung 312Koordinatenmesstechnik 219Koppelstelle 35Kopplung, kapazitive 404–, optoelektronische 403Korrektion 589


Korrekturfunktion 541 f.Korrekturkonstante 542Korrekturnetzwerk 446Korrekturrechnung 35Korrekturwert 589Korrelation 585Korrelationskoeffizient 584–, empirischer 558Korrelationsverfahren 182korrelierte Eingangsdaten 583Kosinusanpassung 347Kovarianz 584 ff., 598–, empirische 558–, geschätzte 586Kovarianzmatrix 598Kraft 29, 159, 236, 239 f.Kraftaufnehmer, piezoelektrischer 237Kraftkompensationswägezelle, elektro-

dynamische 243Kraftmessaufnehmer, DMS- 239–, induktiver 239–, kapazitiver 239–, magnetoelastischer 238 f.Kreisfrequenz 56–, diskrete 132Kreisstruktur 33, 385Kreuzspulmesswerk, mit Permanentma-

gnet 89Kreuztisch 226Kugelfallviskosimeter 216Kugelfotometer 353Kühlgrenztemperatur 298Künstliche Intelligenz 569künstliches neuronales Netz 570Kurzschlussstrombetrieb 341KV-Diagramm 444kybernetische Betrachtungsweise 32kybernetisches System 32

LLabormesstechnik 18Laborprobe 325Laborteiler 324 f.Ladung 405 f.Ladungsbilanzverfahren 495Ladungsmengenkompensation 496Ladungsmessung 404Ladungsverstärker 150, 404Lagedetektor 223

Lambda-Sonde 295Lambert-Beersches Gesetz 263Länge 218Längenmesssystem, codiertes 223–, inkrementales 222Längenmesstechnik 20, 219Längenmessung 226Längseffekt 237Langwellensender DCF77 254Langzeitstabilität 596Laserbeugungsspektrometrie 317Laserdoppleranemometrie 318Laser-Doppler-Verfahren 189Laserdrucker 526Laserinterferometer 197, 224Laser-Laufzeitverfahren für die Füll-

standsmessung 198Laserstrahl 316Last, schwimmende 403Lastfaktor 460Lateraleffektdiode 228, 345Laufgewichtswaage 243Laufzeit 536Laufzeitverfahren 181, 196Lautheit 371, 374, 376Lautstärkepegel 371, 374, 376–, interpolierter 373–, Kurve gleichen 364, 373LCD-Anzeige 518LCD-Technik 524LC-Oszillator 253LED 520LED-Anzeige 516LED-Drucker 526LED-Punktmatrix 519Lehren 17Leistung 66, 95, 123, 619Leistungsanpassung 387Leistungsfaktor 71, 126Leistungsfaktormesser, elektromechani-

scher 126–, elektronischer 126Leistungsmesser, elektronischer 95, 97,

123Leistungsmessung 123Leistungsmesszange 123Leistungsverstärkung 389Leitfähigkeit, elektrische 194–, spezifische 305


13

Leitfähigkeitssensor, kontaktbehafteter305

–, kontaktloser 305Leitsystem 35Leitwerthygrometer 304Leuchtband-Anzeige 517Leuchtdichte 337, 351Leuchtdichtemesser 352Leuchtdichtestoffkennzahl 361Leuchtenwender 356Licht 336Lichtausstrahlung, spezifische 337Lichtfalle 316Lichtmenge 337Lichtschnittverfahren 224, 249Lichtschranke 228Lichtschwächung 313, 348Lichtstärke 337, 354Lichtstärkemessung 355Lichtstärkeverteilung 352, 355Lichtstärkeverteilungskörper 355Lichtstärkeverteilungskurven 355Lichtstrom 337 f., 352Lichtwellenleiterverbindung 514LiCl-Hygrometer 298Linearisierung 33, 543Linearität 406, 594 f.Linearitätseigenschaft 495Linearitätsfehler 351Linie 504 f.Liniendiagramm 561Lithiumchlorid 298Lochmaske 521Lochmaskenröhre 521Logarithmierer 414Logik, BICMOS- 462–, GaAs-MESFET- 462–, gemischte 435–, Interrupt 474–, negative 434–, positive 434–, programmierbare 468–, Transistor-Transistor- 462–, zweistufige 442Logikanalysator 483Logikanalyse 482Logikblock 471Logikimpulsgeber 482Logikpegel 433, 529

Logikprüfer 482Logikvereinbarung 434–, einheitliche 435Logikzustand 433Logische Verknüpfung 437Logistik 19Lorentz-Kraft 229Lotverfahren, elektromechanisches 191Low-Power-Schottky-TTL 462L-Pegel 419 f., 423, 426, 434LSB 488Luftstrahlsieb 312Luftzahl 296Luftzahl λ 295Lumen 338Lumineszenzdiode 517Lumineszenzthermometer 146Lux 337Luxmeter 349, 354Lux’sche Gaswaage 209

MMagnetfeld 293Magnetfeld-Massenspektrometer 268magnetoelastischer Effekt 238, 246magnetomechanisches, Gerät 293magnetopneumatisches, Gerät 294Makrocell Array 467Makrozelle 469MAK-Werte 19Mantelthermoelement 136Maschenweite 312Maßeinheit, angelsächsische 27Masse 236, 239, 243, 245Massendurchfluss 169Massendurchflussmessung, nach dem

Coriolis-Prinzip 185Massenfluss 169Massenhäufigkeit 311Massenspektroskopie 268Massenstrom 169Maßsystem, lichttechnisches 336–, strahlungsphysikalisches 336Master 503Maßverkörperung 27, 540Maßzahl 18Material, ferroelektrische 142Materialfehler 226Matrixdrucker 525


Maximalfehler, des Gesamtergebnisses550

Maxterm 439Maxwell-Brücke 118Maxwell-Wien-Brücke 119 f.Mealy-Verhalten 451Mehrbereichsverfahren 358Mehrfachmessung 324Membrankondensator 281Memory Mapping 479Merkmal 25, 37Messabweichung 572– bei analogen Messwerken 106– bei digitalen Messgeräten 106–, systematische 588–, zufällige 588Messaufgabe 22Messbehälter 174Messbereich 45, 106, 543, 550, 592Messbereichsendwert 555Messbereichsumfang 224, 555Messbrücke 115, 119 f.– nach Maxwell-Wien 118Messdynamik 46Messeinrichtung 540–, analoge 383–, Ultraschall- 51Messelektronik, digitale 433Messen 17 f.Messergebnis 23, 531, 593–, korrigiertes 540–, unkorrigiertes 540Messergebnisse 551Messfehler 106, 531, 572Messfläche 381Messgegenstand 22Messgenauigkeit 550Messgerät 73, 503Messgerätebus 511Messgleichrichter 421Messgröße 22, 531, 574, 592Messgrößenwandlung 27, 30Messhülse 219Messkabel 388Messkette 516Messmethode 23Messmikrofon 368Messmikroskop 226Messmittel 23

Messnormal 18Messobjekt 22, 551, 554Messpersonal 22Messplatz 104Messprinzip 24Messreihe 24, 551, 553Messschieber 219Messschwelle 45Messsignal, analoges 532Messspindel 219Messstellenumschalter 594Messsystem, ideales 531Messtechnik, angewandte 18–, elektrische 20–, industrielle 20Messtrommel 219Messumformer 112Messung, direkte 24– elektrischer Größen 30–, indirekte 24–, inkrementale 24–, in-line- 38–, Resultat der 589Messunsicherheit 556, 571, 573, 589–, erweiterte 582 f., 589, 593, 595, 597–, kombinierte 574–, relative 592Messunsicherheitsabschätzung 595Messverfahren 24Messverstärker 391, 393, 396Messvorgang 28Messwandler, konventioneller 110Messwerk 73, 106–, elektrodynamisches 93, 95–, el

taschenbuch der messtechnik - readingsample · 2018. 3. 24. · taschenbuch der messtechnik...

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