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Praxistipp Messtechnik Messgenauigkeit und Messbereiche im dynamischen AC-Messfall

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wer in der Messtechnik unterwegs ist, der kommt um Messfehler und Messungenauigkeiten nicht herum. In unserem Beitrag zeigen wir die Auswirkungen im dynamischen AC-Messfall.

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Praxistipp Messtechnik: Im dritten Teil unserer Serie erklären wir die Auswirkungen von Messgenauigkeit und Messbereiche im dynamischen AC-Messfall.
Praxistipp Messtechnik: Im dritten Teil unserer Serie erklären wir die Auswirkungen von Messgenauigkeit und Messbereiche im dynamischen AC-Messfall.
(Bild: Clipdealer / CC0 )

Im zweiten Teil unseres Praxistipps Messtechnik stellten wir die Einflüsse eines Messgerätes auf Messungenauigkeit und Messfehler im statischen DC-Messfall vor. Zudem zeigten wird den Vorteil von Messgeräten mit einer höheren Anzahl von Messbereichen in Bezug auf die Messunsicherheit. In diesem Artikel gehen wir aufbauend auf die Auswirkungen im dynamischen AC-Messfall ein.

Im letzten Artikel wurde definiert, dass die Messgenauigkeit die Summe aus Messunsicherheit und Messfehler darstellt. Die Messunsicherheit tritt sowohl bei dynamischen AC-Messungen als auch bei statischen Messungen auf: Es sind die in den Datenblättern angegebene Werte zu berücksichtigen. Beim Messfehler durch das Messgerät selbst kommt bei dynamischen AC-Messungen neben dem internen ohmschen Widerstand auch die dazu parallele interne Kapazität zum Tragen (Bild 2).

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Parallel geschalteter ohmscher Widerstand oder Kondensator

Die Eingangsimpedanz eines Oszilloskops, Digitizers oder Multimeters wird daher üblicherweise als die Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Kondensators definiert. Typische Werte für Digital Multimeter sind 10 MOhm und Kapazitäten von 20 bis 300 pF („So wählen Sie Oszilloskop, Digitizer und DMM aus“). Bei Oszilloskopen ist hier mit 1 MOhm und parallel dazu 20 pF zu rechnen.

In dem Beispiel der Messung an einem Spannungsteiler wird ein sinusförmiges Quellsignal von 24 VAC eingespeist. Das Bild 1 zeigt auf der linken Seite das unbelastete System mit der idealen Ausgangsspannung von 12 VAC. Wird ein Messgerät angeschlossen, um die Spannung über R2 zu messen, wirkt in unserem dynamischen Messfall die Kombination aus parallel geschaltetem Widerstand und parallel geschalteter Kapazität; zu sehen auf der rechten Seite des Bildes 1 in einem Ersatzschaltbild.

Damit ergibt sich eine Impedanz Zi, welche dem zum messenden Widerstand parallel geschaltet wird und somit einen frequenzabhängigen Messfehler erzeugt. Die Impedanz Zi berechnet sich wie in Bild 1. Als praktisches Beispiel werden ein Messgerät mit niedriger Eingangskapazität von 20 pF, wie das Multi Measurement Device PXMe7820 (siehe Kasten), und ein exemplarisches Messgerät mit einem marktüblichen Kapazitätswert von 300 pF angenommen.

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