Logo der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt

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

Publikations Einzelansicht

Artikel

Titel: Evaluation of measurement uncertainty in the presence of combined random and analogue-to-digital conversion errors
Autor(en): C. Elster
Journal: Measurement Science and Technology
Jahr: 2000
Band: 11
Ausgabe: 9
Seite(n): 1359
DOI: 10.1088/0957-0233/11/9/315
Web URL: http://stacks.iop.org/0957-0233/11/i=9/a=315
Marker: 8.42, Dynamik
Zusammenfassung: The evaluation of the uncertainty in measurement in the presence of combined random errors and errors due to the analogue-to-digital conversion of measuring signals is studied. The following situation is investigated. Analogue measuring signals of a measurand under study are obtained. The signals are assumed to contain random errors with a Gaussian distribution and they are converted into the digital form. Only the resulting digital signals are to be available. The Bayesian theory of measurement uncertainty is applied to the analysis. An estimator is assigned to the measurand and the distribution of this estimator is determined. This distribution can then be used to numerically calculate a best estimate of the measurand and its associated uncertainty. The application of this approach to some examples is presented and compared with results obtained by treating random and analogue-to-digital conversion errors additively and independently, which is frequently done. In some cases, remarkable differences are found which can justify the increased time and effort involved in the approach proposed.

Zurück zur Listen Ansicht

Nach oben