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.
Software
Publikationen
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Artikel
Titel: | On-line dynamic error compensation of accelerometers by uncertainty-optimal filtering |
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Autor(en): | S. Eichstädt, A. Link, T. Bruns and C. Elster |
Journal: | Measurement |
Jahr: | 2010 |
Band: | 43 |
Ausgabe: | 5 |
Seite(n): | 708-713 |
DOI: | 10.1016/j.measurement.2009.12.028 |
Web URL: | http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263224110000023 |
Schlüsselwörter: | Accelerometer,Digital filter,Dynamic measurements,Dynamik,Uncertainty |
Marker: | 8.42, Dynamik, Unsicherheit |
Zusammenfassung: | The output signal of an accelerometer typically contains dynamic errors when a broadband acceleration is applied. In order to determine the applied acceleration, post-processing of the accelerometer’s output signal is required. To this end, we propose the application of a digital FIR filter. We evaluate the uncertainty associated with the filtered output signal and give explicit formulae which allow for on-line calculation. In this way, estimation of the applied acceleration and the calculation of associated uncertainties may be carried out during the measurement. The resulting uncertainties can strongly depend on the design of the applied filter and we describe a simple method to construct an uncertainty-optimal filter. The benefit of the proposed procedures is illustrated by means of simulated measurements. |