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Measurement Technology in Mechatronics

Measurement Technology in Mechatronics
type: lecture
chair: Institute of Industrial Information Technology (IIIT)
semester: winter semester
place:

see German website

time:

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lecturer:

Prof. Heizmann

exam:

written exam

News

  • Die Ergebnisse der Klausur "Messtechnik in der Mechatronik" vom 11.03.2020 sind im Campusmanagementsystem (persönliche Note) bzw. im ILIAS-Kurs (allgemeine Übersicht) verfügbar. Aufgrund der aktuellen Situation kann momentan keine Einsicht für alle stattfinden. Sobald eine Einsicht wieder möglich ist, wird ein Einsichttermin bekannt gegeben. Bis dahin gibt es individuelle Einsichttermine nur in besonders dringenden Fällen.

Important note

In manchen Dokumenten ist diese Vorlesung noch mit falschem Namen bezeichnet ("Mechatronische Messtechnik" oder "Messtechnik für Mechatroniker").

ILIAS

Die Materialien zur Vorlesung werden ab Beginn der Vorlesung in ILIAS bereitgestellt:

Magazin -> Organisationseinheiten -> Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik -> WS 2016 -> Messtechnik in der Mechatronik

Die Zugangsdaten erhalten Sie in der Vorlesung.

Information for the lecture

Thema der Vorlesung sind die systemtechnischen Grundlagen der Messtechnik.
Zunächst werden die Begriffe Messen und Messkennlinie eingeführt. Mögliche Ursachen für die stets auftretenden Messabweichungen werden vorgestellt und eine Klassifikation in systematische und zufällige Messabweichungen vorgenommen. Für beide Klassen von Abweichungen werden im weiteren Verlauf der Vorlesung Wege aufgezeigt, diese zu vermindern.

Da die Kennlinie realer Messsysteme i.A. nicht analytisch gegeben ist, sondern aus vorliegenden Messpunkten abgeleitet werden muss, werden grundlegende Verfahren der Kurvenanpassung vorgestellt. Hierbei werden sowohl Verfahren zur Approximation (Least-Squares-Schätzer) als auch zur Interpolation (Polynom-Interpolation nach Lagrange und Newton, Spline-Interpolation) behandelt.

Ein weiterer Teil der Vorlesung beschäftigt sich mit dem stationären Verhalten von Messsystemen. Dazu wird zunächst die in den meisten Messsystemen verwendete ideale Kennlinie eingeführt und dadurch entstehende Kennlinienabweichungen betrachtet. Anschließend werden Konzepte zur Verringerung dieser Kennlinienabweichungen vorgestellt.

Um auch zufällige Messabweichungen betrachten zu können, werden kurz die wichtigsten Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie wiederholt. Als neues Mittel, um Aussagen über die i.A. unbekannten Wahrscheinlichkeitsdichten der betrachteten Größen zu erhalten, werden Stichproben eingeführt. Des Weiteren werden mit Parameter- und Anpassungstests statistische Testverfahren vorgestellt, mit denen sich erhaltene Vermutungen über die gesuchten Dichten bestätigen bzw. widerlegen lassen.

Als weiteres mächtiges Werkzeug der Messtechnik wird die Korrelationsmesstechnik behandelt. Als hierzu nötige Grundlagen werden stochastische Prozesse knapp wiederholt und auf der Korrelationsmesstechnik aufbauende Anwendungen aus den Bereichen der Laufzeit- und Dopplermessung vorgestellt. Mithilfe des Leistungsdichtespektrums als Fourier-Transformierte der Korrelationsfunktion werden Möglichkeiten zur Systemidentifikation aufgezeigt und das Wiener-Filter als Optimalfilter zur Signalrekonstruktion vorgestellt.

Da reale Messwerte heutzutage fast ausschließlich in Digitalrechnern verarbeitet werden, werden auch die Fehler, die bei der Analog-digital-Umsetzung entstehen, sowohl im Zeit- als auch Amplitudenbereich näher beleuchtet. Hierbei werden sowohl Abtast- und Quantisierungstheorem sowie Verfahren, um diese zu erfüllen (Anti-Aliasing Filter, Dithering), als auch einige der gängigsten A/D- und D/A-Umsetzungsprinzipien vorgestellt.

Begleitend zum Vorlesungsstoff werden Übungsaufgaben ausgegeben, in Hörsaalübungen besprochen und die zugehörigen Lösungen bereitgestellt. Weiterhin werden auf der Übungshomepage Weblearning-Aufgaben angeboten, bei denen die Studierenden selbstständig ihr Verständnis von Zusammenhängen zwischen Zeit- und Frequenzbereich sowie Zeitsignal und AKF bzw. LDS testen können.

 

Information for the exam

Die Erfolgskontrolle erfolgt in Form einer schriftlichen Prüfung im Umfang von 120 Minuten nach § 4 Abs. 2 Nr. 1 SPO Master Mechatronik und Informationstechnik. Die Modulnote ist die Note der schriftlichen Prüfung.

Evaluation

Further information

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Prof. Dr.-Ing. M. Heizmann.