AUT20 vom 15.12.2018

dem Ingenieur ist nichts zu schwere - er überbrückt die Flüsse und die Meere
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Eddy
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Hallo,

anbei ein Gedächtnisprotokoll der AUT20 Klausur vom 15.12.2018.


Detailaufgaben:

Richtig / Falsch und Begründung.

A1 Das Signal eines Ultraschallsensors, welches per Mobilfunknetz übertragen wird ist werte- und zeitdiskret.

A2 Sigma 99% bedeutet, dass 1% der Messwerte ausserhalbdes Vertrauensbereichs liegen.

A3 Ein Beschleunigungssensor hat eine Resonanzfrequenz von 50 kHz. Damit können Schwingungen bis maximal ca. 10 kHz gemessen werden.

A4 Die goldene Regel der Messtechnik besagt, dass pro Nachkommastelle Genauigkeit der Preis eines Messgeräts um den Faktor 10 steigt.

A5 NTC Sensoren werden zur Messung von Beschleunigungen eingesetzt.

A6 Eine dynamische Kraft soll gemessen werden. Hierfür sollte ein piezoelektrischer Sensor benutzt werden.

A7 Systematische Fehler können eleminiert werden.

A8 Das vollständige Ergebnis einer Messung soll 10PA sein.

A9 Die digitale Anzeige eines Temperatursensors zeigt 56,4 °C. Folglich beträgt die Auflösung der Messung ± 0,1 K.

A10 Die Spannungsänderung bei typischen Thermoelementen liegt deutlich unter 1mV pro K Temperaturänderung.


Komplexaufgaben

2.

2.1 Zwei Kennlinien waren gegeben. Die Fehlertypen darin erkennen und jeweils 2 Ursachen dafür nennen.

2.2 Sätze den Fehlertypen zuordnen:

Uhr geht immer 2min vor.
Plötzlicher starker Einbruch der Versorgungsspannung.
Gelegentliche Einstreuungen von Störstrahlung in die Messung.
Regelmässige Störungen durch schlecht kalibriertes Messgerät.


3. Irgendwas bewegt sich mit einer Geschwindigkeit w zwischen 1 m/s und 41m/s bei einer Ausgegebenen Spannung U zwischen 0,5 V und 4,5 V.

3.1 Zeichnen Sie die Kennlinie und berechnen Sie die Empfindlichkeit k.
3.2 Zuerst formelmäßige Berechnung der Kennliniengleichung, dann Werte einsetzen.
3.3 Welche Geschwindigkeit kommt bei einer gemessenen Spannung von 3V raus?


4. Für einen Drucksensor mit Messbereich 20 MPa an einem Hydraulikzylinder wurde ein unbekannter systematischer Fehler von ± 0,1 MPa ermittelt. Damit wurde eine Messreihe mit 5 Messungen durchgeführt, bei der eine empirische Standardabweichung von ± 0,05 MPa ermittelt wurde. Nehmen Sie an, dass systematischer und zufälliger Fehler unabhängig voneinander sind!

4.1 Wie groß ist der Vertrauensbereich sigma 95 für den zufälligen Fehler?
4.2 Wie groß ist die absolute Messunsicherheit (= wahrscheinlicher Gesamtfehler) der Druckmessung? Wenn Sie 4.1. nicht lösen können, rechnen Sie weiter mit ± 0,2 MPa.
4.3 Wie groß ist die relative Messunsicherheit der Druckmessung, bezogen auf den Messbereich?
4.4 Geben Sie die Formel (keine Zahlenwerte) für den maximalen Gesamtfehler ΔF an, wenn aus der Druckmessung p und der ebenfalls fehlerbehafteten Kolbenfläche A die Kraft F am Zylinder ermittelt werden soll! Ableitungen durchführen!
4.5 Wie groß ist der maximale Gesamtfehler ΔF für einen Messwert von p = 10 MPa, falls die Kolbenfläche A = 0,01 m2 mit ΔA = ± 10-6 m2 toleriert ist?


5. Es ist für ein Auto ein Temperatursensor zur Messung der Außentemperatur zu wählen.

5.1 6 Auswahlkriterien nennen und beschreiben. Auch mit Zahlen, wenn möglich.
5.2 Geeignetes Messprinzip wählen. Dieses kurz erklären und zwei positive Gründe aufzählen, die für dieses Prinzip sprechen..


6. Für die folgende Fragestellung sind 2 Temperatursensoren gegeben:
Platin-Widerstandsthermometer und Thermoelement Typ K.

6.1 Zeichnen Sie für jeden Sensor ein sauberes qualitatives Kennliniendiagramm mit den Einheiten in der richtigen Größenordnung und geben Sie einen typischen Einsatzbereich an!
6.2 Um wieviele mV ändert sich die Ausgangsspannung, wenn sich beim Thermoelement Typ K die Temperatur von 300 °C auf 400 °C erhöht?
6.3 Ermitteln Sie rechnerisch (nur Formel), um wieviel Ohm sich der Widerstand R eines Platin Thermometers bei einer Temperaturänderung von T1 auf T2, bei gegebenem R0, alpha und beta erhöht.


7. Die inkrementale Drehzahlmessung über Impulse ist ein häufig verwendetes Verfahren.

7.1 Welche 2 Verfahren werden zur Drehzahlmessung genutzt? Skizzen und kurze Beschreibung.
7.2 Welche Periodendauer delta T ergibt sich bei 60 U/min und 48 Zähnen?
7.3 Welche Drehzahlauflösung delta n ergibt sich bei einer Frequenz von 10MHz?


Gruß Eddy
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