Dokumentation in der Mess- und Prüftechnik: Messen - Auswerten - Darstellen Protokolle - Berichte - Präsentationen

200 Pages·2014·3.259 MB·German

by  Klaus Eden, Hermann Gebhard (auth.)

Klaus Eden
Hermann Gebhard
Dokumentation in der
Mess- und Prüftechnik
Messen – Auswerten – Darstellen
Protokolle – Berichte – Präsentationen
2. Auflage
Dokumentation in der Mess- und Prüftechnik
⋅
Klaus Eden Hermann Gebhard
Dokumentation in der Mess-
und Prüftechnik
Messen - Auswerten - Darstellen
Protokolle - Berichte - Präsentationen
2., korrigierte und verbesserte Auflage
KlausEden ⋅ HermannGebhard
FachbereichInformations-undElektrotechnik
FachhochschuleDortmund
Dortmund,Deutschland
ISBN978-3-658-06113-5 ISBN978-3-658-06114-2(eBook)
DOI10.1007/978-3-658-06114-2
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insbesonderefürVervielfältigungen,Bearbeitungen,Übersetzungen,MikroverfilmungenunddieEinspei-
cherungundVerarbeitunginelektronischenSystemen.
DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indiesemWerkbe-
rechtigtauchohnebesondereKennzeichnungnichtzuderAnnahme,dasssolcheNamenimSinneder
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Vorwort
Naturwissenschaftliche,ingenieurwissenschaftlicheundtechnischeStudiengänge
lebendavon,dassihreErgebnisse,AnalysenundAuswertungeneindeutigundklar
dargestellt werden. Nur so kann die gewünschte Nachhaltigkeit erreicht werden.
IndiesemLehrbuchwerdenhierzudiegrundlegendenMethodenfürdieAufberei-
tung,AuswertungundgrafischePräsentationvonVersuchsdatenerarbeitet.
Studierende in den ersten Semestern werden im Rahmen von Praktika mit der
Durchführung, Auswertung und der Dokumentation von Versuchen konfrontiert.
AufGrundunterschiedlicherBildungswege,aberauchwegengeänderterLehrplä-
neandenSchulengibtesstarkabweichendeEingangsvoraussetzungen.
Die Autoren sind beide langjährig in der Ingenieur- und Masterausbildung an
derFHDortmundtätig.VondieserVorlesungserfahrungprofitiertdasvorliegende
Buch.DurchAusführlichkeit,AnwendungsbezugundzahlreicheÜbungsaufgaben
mitausführlichenLösungenbefähigtesdieStudierenden,dieMethodenzurAus-
wertungundDarstellungvonMessdatenselbstständiganzuwenden.
DerTeil„IMessen-Auswerten-Darstellen“legtsystematischdieGrundlagen
fürdieFehlerberechnungundFehlerfortpflanzung,sowiefürdiegrafischeDarstel-
lungder Ergebnisse. DieAnwendung der linearenund nichtlinearenAusgleichs-
rechnung ermöglicht dem Anwender, unbekannte Kennzahlen oder Parameter zu
denVersuchenausdenDatenzuextrahieren.
Im Teil „II Protokolle - Berichte - Präsentationen“ stehen der Aufbau, die in-
haltliche Gestaltung und die äußere Form technischer Texte wie z.B. Protokolle,
Laborberichte und Präsentationen im Vordergrund. Für die elektronische Doku-
mentationsindKenntnisseüberDatei-,Text-undGrafikformatehilfreich.
DasBuchermöglichtdasselbstständigeEinarbeitenundkannalsVertiefungzu
Lehrveranstaltungen genutzt werden. Die vorgestellten Beispiele und Aufgaben
aus allen Bereichen der Natur- und Ingenieurwissenschaften sind so aufgebaut,
dass durch Anwenden der erlernten Methoden die Lösungen auch ohne spezifi-
schesFachwissenerstelltwerdenkönnen.EsistdanneinLeichtes,dieMethoden
auchfürspezifischeFragestellungenimeigenenFachgebietzunutzen.
BesondererDankgiltunserenEhefrauenundKindern,dieunsmitvielVerständ-
nisbeiderErstellungdiesesBuchesbegleitethaben.Nichtvergessenmöchtenwir,
unsbeiHerrnDipl.-Ing.C.FriedundHerrnD.vonTruczynskifürdiesorgfältige
DurchsichtundUnterstützungbeiderErstellungderLatex-Vorlagenzubedanken.
Dortmund,imJuli2011
KlausEden,HermannGebhard
VI
Vorwortzur2.Auflage
Vor gut drei Jahren erschien die erste Auflage dieses Lehrbuches. Aufgrund der
intensiven Nachfrage durch Studierende der ersten Semester, insbesondere auch
derE-Book-Version,isteinezweiteAuflagenotwendiggeworden.
Indervorliegenden2.AuflagesindprimärDruckfehlerkorrigiert,sowieeinige
Verbesserungsvorschläge in der Darstellung seitens der Studierenden und ande-
reraufmerksamerLeserberücksichtigtworden.Wirhoffen,dassdieseverbesserte
AuflageeinenochgrößereHilfeimStudiumist,unddieAuswertung,Darstellung
und Dokumentation von Messergebnissen im Rahmen von Praktika, Projektbe-
richtenundAbschlussarbeitendavonprofitieren.
Eswürdeunsfreuen,wenndieLeserunsauchweiterhinmitkonstruktiverKritik
undVerbesserungsvorschlägenunterstützen.
Dortmund,imApril2014
KlausEden,HermannGebhard
Inhaltsverzeichnis
I Messen-Auswerten-Darstellen 1
1 TechnischeGrößenundihreEinheiten 3
1.1 Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.1 PhysikalischeMessgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.2 Basiseinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 AbgeleiteteEinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 VorsätzefürZehnerpotenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4 GriechischeBuchstaben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.5 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.6 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 FehlereinerMessung/Messfehler 19
2.1 SystematischeAbweichungenundzufälligeAbweichungen . . . . 19
2.2 Mittelwert,Standardabweichung,Varianz . . . . . . . . . . . . . 21
2.3 AbsoluteundrelativeFehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.4 SignifikanteStellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3 Fehlerfortpflanzung 33
3.1 GaußschesFehlerfortpflanzungsgesetz . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Größtfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3 AufteilungderEinzelfehleraufdenGesamtfehler . . . . . . . . . 42
3.4 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.5 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4 AuswertungvonMessreihen-Datenanalyse 59
4.1 Tabellenerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.2 AnfertigungprofessionellerDiagramme . . . . . . . . . . . . . . 61
4.3 Grafiktypen(Block,Kreis,Torte,Punkt,xy,...) . . . . . . . . . . 67
VIII Inhaltsverzeichnis
4.4 Achsenteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.4.1 ÄquidistanteAchsenteilung . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.4.2 LineareAchsenteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.4.3 LogarithmischeAchsenteilung . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.5 ErhöhungderGenauigkeitgrafischerDarstellungen,Normierung . 73
4.6 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.7 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5 LineareAusgleichsrechnung 83
5.1 GrafischeBestimmungderlinearenAusgleichsgerade . . . . . . . 83
5.2 RechnerischeBestimmungderAusgleichsgerade . . . . . . . . . 86
5.3 Korrelationsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.4 Restfehler–Residuen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
5.5 FehlschlüsseimlinearenModell . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.6 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.7 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
6 NichtlineareAusgleichsrechnung 109
6.1 Linearisierung/Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6.1.1 Exponentialfunktion/HalblogarithmischeRegression . . 109
6.1.2 Potenzfunktionen-DoppellogarithmischeRegression. . . 113
6.1.3 GebrochenrationaleRegression-InverseRegressionen . . 115
6.1.4 SpezielleBeispiele-Wurzelfunktion,Arrheniusgleichung 123
6.2 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.3 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
7 Häufigkeitsverteilung 141
7.1 Gaußverteilung-Normalverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.2 Standardnormalverteilung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
II Protokolle-Berichte-Präsentationen 153
8 NormenundBegriffe 155
8.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
8.1.1 DINEN62079:Grundanforderungen . . . . . . . . . . . 155
8.1.2 DIN6789:Produktkennzeichnung . . . . . . . . . . . . . 156
8.1.3 DIN5008:Seitenaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
8.2 InterneTechnischeDokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Inhaltsverzeichnis IX
8.3 ExterneTechnischeDokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . 157
9 ArtentechnischerDokumente 159
9.1 Protokolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.2 Laborberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9.3 Abschlussarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.4 Präsentationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
10 MethodikbeiderDokumenten-Erstellung 165
10.1 KonzeptiontechnischerDokumente . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.2 DokumentenerstellungundPrüfung . . . . . . . . . . . . . . . . 165
11 ÄußereFormderDokumentation 167
11.1 Minimalanforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
11.2 Satzspiegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
11.2.1 Stege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
11.2.2 Zeilenabstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
11.3 Schriftarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
12 ElektronischeDokumentation 171
12.1 Dateiformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
12.1.1 Containerformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
12.1.2 Textformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
12.1.3 Grafikformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
12.2 SoftwarezurDokumentenerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . 176
12.2.1 Textverarbeitungs-Software . . . . . . . . . . . . . . . . 176
12.2.2 Grafik-Software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Anhang 179
A Logarithmus-EinekurzemathematischeEinführung 181
B LogarithmischeKoordinatenpapiere 185
Literaturverzeichnis 195
Stichwortverzeichnis 197
Teil I
Messen - Auswerten - Darstellen