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Messtechnik in der Mechatronik

Messtechnik in der Mechatronik
Typ: Vorlesung
Lehrstuhl: Institut für Industrielle Informationstechnik (IIIT)
Semester: Wintersemester
Ort:

Eiermann-Hörsaal, Geb. 20.40

Zeit:

montags, 11:30 - 13:00, wöchentlich

Beginn: 16.10.2017
Dozent:

Prof. Michael Heizmann

SWS: 3 (inkl. Übung)
ECTS: 5 (inkl. Übung)
LVNr.: 23117

Hinweis

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

Aktuelles

Die Ergebnisse der Klausur "Messtechnik in der Mechatronik" vom 20.03.2018 sind in ILIAS verfügbar.

Materialien zur Vorlesung

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

Magazin -> Organisationseinheiten -> Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik -> WS 2017 -> Messtechnik in der Mechatronik

Die Zugangsdaten erhalten Sie in der Vorlesung.

Inhalte der Vorlesung

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.

 

Informationen zur Prüfung

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.

Die Prüfung zum Sommersemester 2018 findet am Montag, 30.07.2018 statt. Nähere Informationen zu diesem Prüfungstermin werden noch bekanntgegeben.

Zugelassene Hilfsmittel:

  • Buch "Messtechnik" von Fernando Puente León in einer beliebigen Auflage (als Buch oder in ausgedruckter und gebundener Form) oder die ausgedruckten und gebundenen Folien der Vorlesung
  • 2 mathematische Formelsammlungen (z.B. Bronstein, Repetitorium der Mathematik)
  • 3 doppelseitig handschriftlich beschriebene DIN A4-Blätter (gebunden)

Handschriftliche Notizen in diesen zugelassenen Hilfsmitteln sind erlaubt, sofern sie sich auf den entsprechenden Inhalt des Buches bzw. der Folien beziehen. Das Abschreiben von Klausur- oder Übungsaufgaben oder deren Lösungen auf die Seitenränder ist jedoch nicht erlaubt. Derartiges Vorgehen kann als Täuschungsversuch gewertet werden.

Nicht zugelassen sind alle anderen Hilfsmittel, insbesondere:

  • Taschenrechner
  • Alte Messtechnik-Klausuren
  • Aufgabenblätter der Übung und deren Lösungen
  • Lose Blatt-Sammlung
  • Stifte, Kuli etc. mit roter Farbe
  • Bleistifte
  • Alle elektronischen Hilfsmittel (Laptop, Handy, Smartphone, E-Book-Reader, MP3-Player, Taschenrechner etc.)

Bewertungen der Veranstaltung

Weitere Informationen

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