måleteknologi

Målteknologi beskæftiger sig med enheder og metoder til bestemmelse ( måling ) af fysiske størrelser såsom længde , masse , kraft , tryk , elektrisk strømstyrke , temperatur eller tid . Vigtige underområder inden for måleteknologi er udvikling af målesystemer og målemetoder samt erhvervelse, modellering og reduktion (korrektion) af måleafvigelser og uønskede påvirkninger . Dette omfatter også justering og kalibrering af måleenheder samt korrekt reduktion af målinger til ensartede forhold.

Målteknologi, sammen med kontrol- og reguleringsteknologi , er en forudsætning for automatiseringsteknologi . Udtrykket produktionsmetrologi er kendt for metoder og produkter til industriel produktion .

Den grundlæggende standard for måleteknologi i Tyskland DIN 1319 .

Klassifikation

Målteknologien kan opdeles i forskellige typer procedurer for en måling (målemetoder).

Nedbøjningsmetode, nulbalancemetode og konkurrerende

Med afbøjningsmålemetoden bestemmes den målte værdi ud fra nedbøjningen eller et andet display på en måleenhed.

• Eksempel: Forårsbalance med skalamærkning i gram.

  Med denne metode skal balancen justeres.

Med nuljusterings- eller kompensationsmålemetoden indstilles en kendt variabel på en sådan måde, at forskellen med variablen, der skal måles, resulterer i værdien nul.

• Eksempel: Bjælkebalance med display for momentbalance.

  Denne metode anvender et sæt vægte eller glidende vægte.

Ændringer af disse grundlæggende former; Eksempler

Med sammenlignings- eller substitutionsmålemetoden simuleres visningen af ​​den variabel, der skal måles (hvilket er uegnet til kvantitativ evaluering) af en visning af samme størrelse ved hjælp af en justerbar, kendt variabel.

• Eksempel: Fjederbalance med skalamærkning i millimeter.

  Denne metode kræver et sæt vægte for at være tilgængelig for vægten. Under målingen foretages den samme nedbøjning med vægte som den for det ukendte objekt. (Massen af ​​det ukendte objekt er "substitueret" med vægte.)

I tilfælde af differensmålingsmetoden bestemmes forskellen mellem den og en sammenligningsvariabel i stedet for variablen, der skal måles.

• Eksempel: Bjælkebalance med skala (dvs. mere end bare et nulpunktsvisning).

  Med denne metode opstår der en afbøjning, hvormed små ændringer i en størrelse kan måles meget mere præcist end ved at beregne forskellen efter måling af selve størrelsen.

Med den integrerende målemetode opnås variablen, der skal måles, fra øjeblikkelige værdier ved integration (afhængigt af teknologien også ved summering eller tælling), fortrinsvis over tid.

• Eksempel: tæller til afstandsmåling, der registrerer et hjuls omdrejninger .

  Med denne metode kan der opnås pålidelig information selv ved stærke udsving (i eksemplet i hastigheden ).

Analog eller digital metode

Se også artiklen om digital måleteknologi for en sammenligning af metoderne

Direkte eller indirekte metode

Direkte måleteknologi

Med den direkte målemetode sammenlignes den målte variabel direkte med en skala eller en standard . Eksempler på en direkte måling er anvendelsen af ​​en skala til den længde, der skal bestemmes, eller den direkte sammenligning af en elektrisk spænding, der skal måles med en justerbar referencespænding på en spændingskompensator .

Indirekte måleteknologi

Målesystemer og indirekte målemetoder gøre mængder målbare selv om de ikke er direkte tilgængelige. En anden variabel måles, og den målte variabel bestemmes ud fra den, hvis der er et kendt, klart forhold mellem de to baseret på et måleprincip . For eksempel kunne afstanden mellem jorden og månen aldrig bestemmes ved direkte sammenligning med en målestok. Efter at retroreflektorer blev placeret på månen i 1969 , blev dette imidlertid opnået ved at måle transittiden for en LASER -stråle; siden 2007 har usikkerheden ligget i millimeterområdet. ^[1]

En meget gammel metode til indirekte afstandsmåling , hvormed månes kredsløbs radius også kan bestemmes, er triangulering . Vinklerne, ved hvilke et tredje punkt kan ses, bestemmes ud fra de to endepunkter på en grundlinje med kendt længde. Afstanden mellem det tredje punkt og grundlinjen kan beregnes ud fra vinklerne og den kendte afstand. På samme måde kan afstanden fra månen bestemmes ved indirekte sammenligning med en relativt kort skala.

Størstedelen af ​​de målemetoder, der bruges i hverdagen, videnskaben eller industrien, bruger indirekte metoder. Dette understreger også vigtigheden af ​​at forstå måleafvigelser og deres udbredelse gennem målesystemer på flere niveauer (se også kompensationsberegning og variansanalyse ).

Såkaldte samtidige målinger kan bruges som en variant eller forlængelse af de indirekte målemetoder. På mange områder af videnskab og teknologi foretages samtidige målinger fra forskellige punkter. Formålet er at eliminere timingfejl , minimere måleafvigelsen eller afsløre kilder til systematiske målefejl.

Hurtig reference

Portal: Måle-, kontrol- og reguleringsteknologi - oversigt over Wikipedia -indhold om emnet måling, kontrol og reguleringsteknologi

Måleinstrument , måleinstrument , multimeter , måleudstyr

Måling værdi , måleresultat

Måleafvigelse , måleudstyrsafvigelse , måleusikkerhed

Fejlgrænse , fejlspredning , fejlberegning

Reduktion (måling) , kalibrering

Sensor , sensorteknologi , måleprincip

Måling (som udførelse af planlagte aktiviteter), metrologi (som målingens videnskab og dens anvendelse)

Kredsløbssymboler til måleteknologi

Grundlæggende om elektrisk måleteknologi

Følgende bør nævnes mere detaljeret om ovenstående emner:

• Tidsafhængighed af målte størrelser
  • konstant eller deres (langsomme) ændring målbare variabler

    som en enkelt måleværdi, sekvens af måleværdier, linjediagram

  • Øjeblikkelige værdier af hurtigt skiftende, fortrinsvis periodiske mængder

    som en stadig billede på en skærm

  • Mængder, der kan bestemmes ved gennemsnit

    som en lige værdi , rektificeret værdi , rms -værdi

• Elektromekaniske indikatorer til måling

  z. B. Analog multimeter

  deres fejlgrænser

• Digitale elektroniske indikatorer til måling

  z. B. digitalt multimeter

  deres fejlgrænser

• Registrering af måleenheder

  z. B. Oscilloskoper , måleregistratorer

• Matchende målere

  z. B. måletransducere , måleomformere , måleforstærkere

  deres målesignaler

• Målemetode

  for elektriske mængder

  z. B. Ændring i modstand , aktiv effekt

  for ikke-elektriske mængder

  z. B. temperatur , tryk (se nedenfor )

Typer af måleudstyr

En detaljeret liste over måleenheder findes i artiklen måleudstyr .

En oversigt over, hvordan en kæde af måleapparater af forskellige typer fører til den målte værdi, du leder efter, kan findes i artiklen Måling enhed .

Klassificering efter fysiske mængder

• Tryk → manometer , belastningsmåler , barometer - Pa, bar
• Flow → flowmåler , flowmåler - m³ / s, l / min, kg / s
• Elektrisk spænding → voltmeter - V
• Elektrisk strøm → ammeter - A
• Frekvens → frekvensmåler , frekvensmåler - Hz
• Hastighed → hastighedsmåling , omdrejningstæller - m / s
• Kraft → kraftmåling , krafttransducer - N
• Længde / sti / dybde → distance måling , afstand sensor - m
• Temperatur → termometer , modstandstermometer , termoelementer - K, ° C, ° F

For andre størrelser se listen over måleudstyr

litteratur

• Albert Weckenmann , Teresa Werner : Måling og testning , kapitel 27 i: Tilo Pfeifer, Robert Schmitt (redaktør): Masing Handbook Quality Management , Carl Hanser Fachbuchverlag München / Wien, 6. reviderede udgave (2014), ISBN 978-3-446-43431 -8 .
• Elmar Schrüfer , Leonhard Reindl, Bernhard Zagar: Elektrisk måleteknologi . Carl Hanser Fachbuchverlag, München 2018 (12. udgave), ISBN 978-3-446-45654-9 .
• Fernando Puente León: Målteknologi . Springer, Berlin / Heidelberg 2015 (10. udgave), ISBN 978-3-662-44820-5 .
• Kurt Bergmann : Elektrisk måleteknologi . Vieweg, Braunschweig, ISBN 978-3-528-54080-7 .
• Melchior Stöckl , Karl Heinz Winterling: Elektrisk måleteknologi. Teubner Verlag, Stuttgart 1987 (8. udgave), ISBN 3519464055 .
• Hans Hart: Introduktion til måleteknologi. Verlag Technik, Berlin 1989 (5. udgave).
• Werner Richter : Elektrisk måleteknologi - grundlæggende. Verlag Technik, Berlin, VDE-Verlag, Offenbach 1994 (3. udgave).
• Werner Kriesel, Hans Rohr, Andreas Koch: Historie og fremtid for måling og automatiseringsteknologi. VDI-Verlag, Düsseldorf 1995. ISBN 3-18-150047-X .
• Jörg Hoffmann: Håndbog i måleteknologi. Carl Hanser, München 2007 (3. udgave), ISBN 978-3-446-40750-3 .
• Jörg Hoffmann: Lommebog over måleteknologi. Fachbuchverlag, Leipzig 2007 (5. udgave), ISBN 978-3-446-40993-4 .
• Norbert Weichert: Målteknologi og indsamling af måledata. Oldenbourg, München 2010 (2. udgave), ISBN 978-3-486-59773-8 .

Weblinks

• Arbejdsgruppe af universitetslærere til måleteknologi

støttende dokumenter

1. ↑ JBR Battat et al.: Apache Point Observatory Lunar Laser- range Operation (APOLLO): To års millimeterpræcisionsmålinger af Earth-Moon Range. (PDF; 515 kB) I: iopscience.iop.org. Astronomical Society of the Pacific, 9. januar 2009, fik adgang til 4. april 2021 .