Inhalt
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 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.
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Publikationen
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Artikel
Titel: | Modelling accelerometers for transient signals using calibration measurements upon sinusoidal excitation |
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Autor(en): | A. Link, A. Täubner, W. Wabinski, T. Bruns and C. Elster |
Journal: | Measurement |
Jahr: | 2007 |
Band: | 40 |
Ausgabe: | 9-10 |
Seite(n): | 928-935 |
DOI: | 10.1016/j.measurement.2006.10.011 |
Schlüsselwörter: | IIR filter,Modelling,Shock excitation,Sinusoidal excitation,Uncertainty, dynamic measurement |
Marker: | 8.42,Dynamik |
Zusammenfassung: | A recently proposed accelerometer model is applied for determining the accelerometer's output to transient accelerations. The model consists of a linear, second-order differential equation with unknown coefficients. It is proposed to estimate these model parameters from sinusoidal calibration measurements, and an estimation procedure based on linear least-squares is presented. In addition, the uncertainties associated with the estimated parameters are determined utilizing a Monte Carlo simulation technique. The performance of the proposed modelling approach was tested by its application to calibration measurements of two back-to-back accelerometers (ENDEVCO type 2270 and Brüel & Kjær type 8305). For each of the two accelerometers, the model was first estimated from sinusoidal calibration measurements and then used to predict the accelerometer's behaviour for two shock calibration measurements. Measured and predicted shock sensitivities were found consistent with differences below 1% in most cases which confirms the benefit of the proposed modelling approach. |