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Messtechnik 1

Modulbezeichnung: Messtechnik 1
Modulbezeichnung (engl.): Measurement and Instrumentation Engineering 1
Studiengang: Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018
Code: E2203
SWS/Lehrform: 2V+2P (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte: 5
Studiensemester: 2
Pflichtfach: ja
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur, Praktische Prüfung mit Ausarbeitung (Labor, unbewertet)
Zuordnung zum Curriculum:
E2203 Elektro- und Informationstechnik, Bachelor, ASPO 01.10.2018, 2. Semester, Pflichtfach
Arbeitsaufwand:
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Oliver Scholz
Dozent: Prof. Dr. Oliver Scholz

[letzte Änderung 10.09.2018]
Lernziele:
Nach erfolgreichem Abschluss der Lehrveranstaltung
- verfügt der/die Studierende Grundkenntnisse über das Messwesen (z.B. kann die Grundprinzipien des Internationalen Einheitensystem (SI) wiedergeben, beherrscht den formalen Umgang und das sichere Rechnen mit Größen und deren Einheiten),
- beherrscht einfache, gängige Methoden und Verfahren zur Messung elektrischer (Gleichstrom-)Größen,
- ist sie/er in der Lage, zwischen bekannten systematischen Messabweichungen und solchen zufälliger Natur zu unterscheiden und
- kann sie/er die Fortpflanzung von Messabweichungen bekannter systematischer Natur (Einflussanalyse) sowie zufälliger Natur (Gaußsche Fehlerfortpflanzung) berechnen,
- kann sie/er die grundlegenden Messmethoden benennen, Beispiele dazu aufführen und qualitativ einordnen,
- beherrscht sie/er den Aufbau zum Spannungs- sowie des Stromrichtigen Messens eines elektrischen Widerstands, kann den systematischen Fehler in konkreten Fällen beziffern sowie fundiert die Aussage treffen, wann die stromrichtige Messmethode der spannungsrichtigen vorzuziehen ist.
- kann sie/er die Begriffe "Genauigkeit", "Richtigkeit" und "Präzision" im Messwesen erklären und gebrauchen,
- ist sie/er in der Lage, die Kennlinie einer Messapparatur oder Sensors in die Fehlerkategorien zu unterteilen und die jeweiligen Abweichungsanteile zu ermitteln,
- kann sie/er die maximal zulässige Messabweichung von analogen wie digitalen Messgeräten aufgrund der Skalenbeschriftung bzw. Herstellerangaben berechnen,
- ist sie/er befähigt, die maximale Abweichung aufgrund der Quantisierung einer Größe aus der Auflösung zu berechnen und die Kennlinienfehler eines nicht-idealen Quantisierers aufzuzählen,
- beherrscht sie/er den Aufbau sowie die Analyse einer Wheatstone-Brücke und kann die Messabweichung aufgrund des endlichen Innenwiderstands eines Amperemeters oder Voltmeters einer Ausschlagbrücke ermitteln und korrigieren,
- beherrscht sie/er den Aufbau sowie die Analyse einer Thomson-Brücke und kann angeben, wann eine Thomson-Brücke vorteilhaft angewandt wird,
- beherrscht sie/er den Aufbau sowie die Analyse von Zwei-, Drei- und Vierleitermessschaltungen zur Messung von Widerständen, kann also auch den Fehler berechnen, wenn etwa ein Verstärker einen endlichen Eingangswiderstand besitzt,
- beherrscht sie/er den grundsätzlichen Umgang mit und die Anwendung von einfachen Messgeräten im Labor (Multimeter, Netzgerät, Oszilloskop, Funktionsgenerator) und kann einfache Messschaltungen selbstständig aufbauen,
- kann sie/er das Messen mit Dehnungsmesstreifen zur einfachen Bestimmung mechanischer Größen anwenden,
- kann sie/er aus Messkurven mit Hilfe vorgegebener Formeln einfache Regressionsanalysen durchführen.
- ist der/die Studierende in der Lage, Messkurven und dazugehörige Koordinatensysteme sach- und fachgerecht zu zeichnen und zu beschriften,
- kann sie/er sich in begrenzter Zeit aus vorgegebenen umfangreichen Fach- und Lehrbüchern in fremde Materie selbstständig einarbeiten (bspw. Festigkeitslehre) und für die Lösung einfacher Aufgaben die relevanten Informationen extrahieren und anwenden.
 
Die Studierenden können Messaufgaben in Kleingruppen planen, sich dazu organisieren und durchführen.

[letzte Änderung 18.07.2019]
Inhalt:
Grundlagen des Messwesens
  - Motivation, SI-Einheiten, ...
Fehlerbetrachtung
  - systematische Fehler, zufällige Fehler, Fehlerfortpflanzung, ...
Messgerätetechnik
  - analog, digital, ...
Messung von grundlegenden elektrischen Größen (mit Gleichstrom)
  - Spannung, Strom, Widerstand, ...

[letzte Änderung 18.07.2019]
Lehrmethoden/Medien:
Folien, Praktikumsanleitungen, ßbungsaufgaben und Videos; alle Materialien sind für die Studierenden elektronisch abrufbar.
 
Das Modul enthält einen teilweise vorlesungsbegleitenden Laboranteil, der aus 5 Pflichtterminen besteht. Die Versuche werden in Zweiergruppen durchgeführt, die Vorbereitung auf die Labortermine wird individuell überprüft. Zu jedem der Einzelversuche ist eine Ausarbeitung anzufertigen, welche dem Dozenten/Betreuer persönlich vorzulegen und zu präsentieren ist.
 
Im Laborteil führen die Studierenden verschiedene Messaufgaben an realen Messobjekten und -geräten ohne Vorführung, aber nach Anleitung durch. Bei Schwierigkeiten werden sie durch Betreuer unterstützt.

[letzte Änderung 18.07.2019]
Literatur:
Benesch, Thomas: Schlüsselkonzepte zur Statistik: die wichtigsten Methoden, Verteilungen, Tests anschaulich erklärt, Spektrum, 2013, ISBN 978-3827427717
Daehn, Wilfried: Testverfahren in der Mikroelektronik, Springer, 1997
Dankert, Jürgen; Dankert, Helga: Technische Mechanik, Springer Vieweg, 2013, 7. Aufl., ISBN 978-3-8348-1809-6
Hoffmann, Jörg: Taschenbuch der Messtechnik, Hanser, (akt. Aufl.)
Hoffmann, Karl: Eine Einführung in die Technik des Messens mit Dehnungsmessstreifen, Hottinger Baldwin Messtechnik, 1987
Kohlrausch, Friedrich: Praktische Physik, Teubner, Stuttgart, 1996, 24. Aufl., ISBN 3-519-23001-1
Lerch, Reinhardt: Elektrische Messtechnik, Springer, (akt. Aufl.)
Mühl, Thomas: Einführung in die elektrische Messtechnik, Teubner, (akt. Aufl.)
Schrüfer, Elmar: Elektrische Messtechnik, Hanser, (akt. Aufl.)

[letzte Änderung 18.07.2019]
[Mon May 25 23:45:24 CEST 2020, CKEY=e3E2203, BKEY=ei, CID=E2203, LANGUAGE=de, DATE=25.05.2020]