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Analyse dynamischer Messungen

Arbeitsgruppe 8.42

Übersicht

Dynamische Messungen kommen in vielen Bereichen der Metrologie und der Industrie vor wie z.B. bei der Messung zeitabhängiger Kräfte und Beschleunigungen. Zur Analyse dynamischer Messungen werden häufig Methoden aus dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung verwendet. Viele Anwendungen lassen sich mittels linearer, zeitinvarianter Systeme modellieren, bei denen der Zusammenhang zwischen den zeitabhängigen Ein- und Ausgangssignalen durch eine Faltung mit der Impulsantwort des verwendeten Messsystems beschrieben wird. Ein- und Ausgangssignale sind dabei nicht proportional zueinander und eine wichtige Aufgabe ist es, das Eingangssignal anhand des gemessenen Ausgangssignals zu schätzen. Hierzu kommen oft digitale Filter zum Einsatz. Aus metrologischer Sicht spielt dabei die Bestimmung von Unsicherheiten eine zentrale Rolle.

Typische dynamische Messung mit zeitabhängigen Verzerrungen im Ausgangssignal verursacht durch das Messsystem.

Typische Beispiele für dynamische Messungen sind die Messung zeitabhängiger mechanischer Größen, wie zum Beispiel Messung von Beschleunigung, Kraft, Drehmoment oder Druck an und in Motoren. Weitere Beispiele sind Oszilloskopmessungen für die Charakterisierung elektronischer Bauteile in der Computerindustrie, die Untersuchung von Ultraschallgeräten für die Medizintechnik, die spektrale Charakterisierung von Leuchtquellen, die spektrale Farbmessung und die Kamera-gestützte Temperaturmessung.

Forschung

Der Schwerpunkt in der Arbeitsgruppe 8.42 der PTB liegt in der Entwicklung von Schätzverfahren zur Rekonstruktion des Eingangssignals aus dem Ausgangssignal bei bekanntem dynamischem Verhalten des verwendeten Messsystems. Dies beinhaltet die Entwicklung von Verfahren zur Ermittlung der Unsicherheit der erhaltenen Schätzung. Ein anderer Schwerpunkt liegt in der Entwicklung von Analysemethoden zur dynamischen Kalibrierung, d.h. zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines Messsystem. 

Software

Publikationen

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Artikel

Titel: Investigations for the model-based dynamic calibration of force transducers by using shock excitation
Autor(en): M. Kobusch, S. Eichstädt, L. Klaus and T. Bruns
Journal: ACTA IMEKO
Jahr: 2015
Band: 4
Ausgabe: 2
Seite(n): 45-51
Datei / URL: fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_8/8.4_mathematische_modellierung/Publikationen_8.4/ACTA_IMEKO_2014_Kobusch_et_al_preprint.pdf
Web URL: http://acta.imeko.org/index.php/acta-imeko/article/view/IMEKO-ACTA-04%20%282015%29-02-08/384
Schlüsselwörter: model-based dynamic calibration, dynamic calibration, dynamic modelling,editor,force transducers, imeko
Marker: 8.42, Dynamik
Zusammenfassung: Within the scope of the joint research project EMRP IND09 “Traceable dynamic measurements of mechanical quantities”, numerous measurements were performed at PTB’s 20 kN primary shock force calibration device to investigate and validate the approach of a model-based dynamic calibration of force transducers by using shock excitations. The tests included several strain gauge force transducers of greatly differing structural design, size, weight and mechanical coupling. By looking at a few examples, some investigated physical models of the measurement set-up and a developed data analysis procedure for parameter identification based on measured shock data are presented and discussed. The models reproduce the dynamic response including the observed modal oscillations of various origins that limit the usable measurement bandwidth. Moreover, these modal oscillations may have an important role for the parameter identification process, which is further discussed. This paper is an extended version of the original contribution to the IMEKO 2014 conference in Cape Town, South Africa.
Bemerkung: Open Access

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