So gut wie jeder in der Entwicklung, Produktion oder Forschung tätige Ingenieur, Techniker bzw. Naturwissenschaftler muss sich regelmäßig mit dem Messen elektrischer oder nichtelektrischer Größen beschäftigen. Das Kompendium Messtechnik und Sensorik, dessen zweites Kapitel in Form dieses E-Books ausgekoppelt wurde, behandelt die dafür relevanten messtechnischen Grundlagen aus anwendungsorientierter Sicht. Es ist für das Selbststudium gedacht. Zusätzlich wird dem/der Leser/-in auf www.messtechnik-und-sensorik.org ein aus Multiple Choice-Fragen bestehender, frei zugänglicher Online-Test angeboten, bei dessen Bestehen er/sie sich ein von mir unterzeichnetes persönliches Fortbildungszertifikat zusenden lassen kann.
Das Kompendium ist als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis angesiedelt. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um messtechnische Aufgabenstellungen auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen.
Das Kompendium wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure, Techniker und Naturwissenschaftler, die messtechnische Systeme einsetzen oder dies planen. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen, die mit diesbezüglichen Fragestellungen in Lehrveranstaltungen oder studentischen Arbeiten (Abschlussarbeiten, Praktika, Studienarbeiten) befasst sind. Gleichermaßen sind diejenigen adressiert, die in weiterführende technische Ausbildungen involviert sind z.B. an Techniker- und Meisterschulen.
Der Autor hat eine Professur für Regelungstechnik und Elektrische Messtechnik an der Universität der Bundeswehr München inne ( www.unibw.de/regelungs-und-messtechnik bzw. www.prof-boettcher.de ). Mit der in diesem Kompendium behandelten Thematik beschäftigt er sich außer in einer einschlägigen Lehrveranstaltung in vielen Projekten mit Studierenden. Parallel dazu führt er laufend industrielle Kooperationsvorhaben bevorzugt mit mittelständischen Unternehmen durch.
Ich wünsche allen Leserinnen und Lesern viel Freude bei der Lektüre.
München/Neubiberg, im Juli 2019
Jörg Böttcher
Jedes Messsystem dient dazu, eine Messgröße in einen Messwert überzuführen, der entweder direkt angezeigt oder z.B. in einem entsprechenden Algorithmus weiter verrechnet wird. Das Messsystem kann dies nur mit begrenzter Genauigkeit realisieren. Anders ausgedrückt: Zwischen Messgröße und Messwert wird es immer eine sog. Messabweichung geben.
Wir wollen in diesem Kapitel auf den Zusammenhang zwischen Messgröße und Messwert in Form der sog. Kennlinie eingehen und damit zusammenhängende Messabweichungen definieren. Dies dient uns beispielsweise dazu, entsprechende Herstellerangaben korrekt zu interpretieren. Auch werden wir darauf eingehen, wie wir mit etwas Zusatzaufwand Messabweichungen durch Kalibrierung bzw. wiederholtes Messen verringern können.
Wir gehen in diesem Kapitel vom statischen Fall aus, d.h. die Messgröße ändert sich während des Messprozesses nicht. Am Beispiel der elektrischen Spannung als Messgröße würde dies einer Gleichspannung entsprechen. Messungen von sich während des Messprozesses ändernden Messgrößen - sog. dynamischer Fall, Beispiel: Wechselspannung - werden wir im nächsten Kapitel betrachten.
Bild 1 zeigt am Beispiel eines direkt den Messwert anzeigenden Temperaturmesssystems, wie ein solches strukturell typischerweise aufgebaut ist. Da es sich hier um eine nicht elektrische Messgröße handelt, wird zunächst ein Sensor benötigt, der ein mit der Messgröße x w .