lOMoARcPSD|9638328
----------------------------------------------HOOFDSTUK 1----------------------------------------------
Een wetenschappelijke meting is een waarneming die tot doel heeft om een verschijnsel op een
eenduidige manier te beschrijven.
De grootte van een fysische grootheid (= objectieve eigenschap) wordt bepaald middels een
meting. Een meting is erop gericht om een numerieke waarde te verkrijgen die aangeeft hoe een
grootheid zich verhoudt tot een bepaalde standaard of eenheid. -> SI-stelsel. Een meting moet
niet afhankelijk zijn van de observeerder, moet herhaalbaar zijn en moet een SI-eenheid hebben.
De lengte van een voorwerp kan bijvoorbeeld met behulp van een meetlat worden bepaald. Dit
wordt een directe meting genoemd omdat de lengte van het voorwerp wordt vergeleken met een
bekende geijkte grootheid van dezelfde soort.
In de meeste gevallen wordt echter de waarde van een grootheid bepaald middels indirecte
metingen. Dit wil zeggen dat de gemeten grootheid in een andere fysische grootheid wordt
omgezet.
Een algemene benaming voor deze ‘omzetters’ tussen verschillende grootheden is sensoren of
transducers. Een sensor of transducer is gevoelig voor een specifieke grootheid en zet deze om in
een andere grootheid. De meeste meetsystemen bestaan tegenwoordig uit elektrische transducers.
Elektrische meetsystemen verdienen de voorkeur omdat de informatieoverdracht stabieler is dan
bij mechanische meetsystemen. Bovendien kan men gebruik maken van de voordelen van de
computertechniek voor het verrichten van metingen en analyseren van data.
Het verkrijgen van meetgegevens middels een computer wordt ook wel (digitale) data-acquisitie
genoemd.
Digitale apparatuur -> van analoog naar digitale signalen.
Een signaal bestaat uit meetgegevens die de grootte van een grootheid beschrijft als functie van
de tijd. Dit zijn dus meerdere metingen over de tijd. In een grafiek staat op de verticale as de
grootheid en op de horizontale as de tijd.
Een analoog signaal is een continu signaal. Dit betekent dat een analoog signaal alle mogelijke
waarden kan aannemen op elk mogelijk tijdstip: een analoog signaal is dus continu in grootte én
tijd. Fysische grootheden zijn continue variabelen en kunnen dus elke willekeurige waarde
aannemen -> oneindige precisie.
Een digitaal signaal daarentegen, is een niet-continu oftewel discreet signaal. Een digitaal
signaal kan discreet zijn in grootte en/of tijd. Een signaal met discrete tijd bevat de waarde van
een grootheid op een beperkt aantal tijdstippen.
Aangezien een digitaal signaal slechts beperkt in staat is om veranderingen in de grootte van een
grootheid en/of tijd weer te geven, is het per definitie minder nauwkeurig dan een analoog
signaal. Het gebruik van een digitaal meetsysteem heeft dus als nadeel dat het gemeten signaal
minder nauwkeurig is dan de gemeten werkelijkheid.
, lOMoARcPSD|9638328
De thermistor is een temperatuurgevoelige sensor, het is een elektrische sensor waarvan de
weerstand afhankelijk is van de temperatuur. Bij toenemende temperatuur neemt de weerstand
volgens een niet-lineair verband af -> Steinhart en Hart vergelijking
T = temperatuur en Rt = temperatuursafhankelijke weerstand van de thermistor.
De alfa’s worden bepaald door een kalibratieproces van de fabrikant en bepalen de vorm van de
curve. Als je Rt weet, kun je dus T berekenen. Dit kan via een spanningsdeler:
Zie uitleg videocollege
om hierop te komen
Een verandering in de weerstand van de thermistor zal een verandering van de spanning Ut tot
gevolg hebben. Ut wordt eerst omgezet van analoog naar digitaal via een ADC (=Analog to
Digital Converter).
De sensor of transducer is gevoelig voor de te meten fysische grootheid (bijvoorbeeld
temperatuur, druk, versnelling, licht) en zet deze om in een elektrische grootheid (bijvoorbeeld
U, C, R).
Signaalconditionering = het aanpassen van het uitgangssignaal van een meetelement aan het
ingangssignaal van het daaropvolgende meetelement. (bijv Rt → Ut of analoog → digitaal of
versterken of filteren van een signaal). De veranderingen aan het signaal, zodat het beter te
begrijpen is. (amplify, filteren)
Signaalverwerking = het omzetten van het uitgangssignaal van de signaalconditionering
in een andere vorm zodat deze geschikt is voor het experiment (gemiddelde, min. of max.).
Signaalverwerking wordt meestal door software op de computer gedaan
Het gebruik van een analoge schaal heeft als nadeel dat er rekening moet worden gehouden met
aflees onnauwkeurigheden, anderzijds wordt de digitale weergave beperkt door het aantal cijfers
van de display.
Telemetrisch signaaltransport = signaaltransport van het elektrische signaal van het ene naar
het andere component dmv een draadloze verbinding (zender en ontvanger).
, lOMoARcPSD|9638328
Tijdens signaaltransport kan het signaal verzwakken, vervormen of verstoord worden door
elektromagnetische straling van omringende elektrische apparatuur.
De opslag van meetgegevens gebeurt door middel van een file op de harddisk van de computer.
Een meetsysteem is onderdeel van het regelsysteem. Gemeten waarden worden vaak gebruikt om
de omgeving te manipuleren.
In een stroomdiagram / flowchart wordt duidelijk gemaakt hoe een meetsignaal de afzonderlijke
onderdelen van het meetsysteem doorloopt:
1. De functie
2. De naam
3. De bewerking op het signaal
In een blokdiagram zie je de afzonderlijke stappen
niet.
----------------------------------------------HOOFDSTUK 2----------------------------------------------
Voor sommige grootheden geldt dat de grootte zich herhaalt in de tijd. We noemen dit periodieke
signalen. Hiervoor wordt de grootheid frequentie gebruikt.
Voor het bepalen van alle frequenties die in een signaal aanwezig zijn wordt de Fourier-analyse
gebruikt. De Fourier-analyse hanteert hiervoor het begrip frequentie gerelateerd aan
goniometrische functies. Elk willekeurig signaal bestaat uit de som van verschillende sinus- en
cosinusfuncties. Deze onderscheiden zich van elkaar door verschillende frequentie en amplitude.
----------------------------------------------HOOFDSTUK 1----------------------------------------------
Een wetenschappelijke meting is een waarneming die tot doel heeft om een verschijnsel op een
eenduidige manier te beschrijven.
De grootte van een fysische grootheid (= objectieve eigenschap) wordt bepaald middels een
meting. Een meting is erop gericht om een numerieke waarde te verkrijgen die aangeeft hoe een
grootheid zich verhoudt tot een bepaalde standaard of eenheid. -> SI-stelsel. Een meting moet
niet afhankelijk zijn van de observeerder, moet herhaalbaar zijn en moet een SI-eenheid hebben.
De lengte van een voorwerp kan bijvoorbeeld met behulp van een meetlat worden bepaald. Dit
wordt een directe meting genoemd omdat de lengte van het voorwerp wordt vergeleken met een
bekende geijkte grootheid van dezelfde soort.
In de meeste gevallen wordt echter de waarde van een grootheid bepaald middels indirecte
metingen. Dit wil zeggen dat de gemeten grootheid in een andere fysische grootheid wordt
omgezet.
Een algemene benaming voor deze ‘omzetters’ tussen verschillende grootheden is sensoren of
transducers. Een sensor of transducer is gevoelig voor een specifieke grootheid en zet deze om in
een andere grootheid. De meeste meetsystemen bestaan tegenwoordig uit elektrische transducers.
Elektrische meetsystemen verdienen de voorkeur omdat de informatieoverdracht stabieler is dan
bij mechanische meetsystemen. Bovendien kan men gebruik maken van de voordelen van de
computertechniek voor het verrichten van metingen en analyseren van data.
Het verkrijgen van meetgegevens middels een computer wordt ook wel (digitale) data-acquisitie
genoemd.
Digitale apparatuur -> van analoog naar digitale signalen.
Een signaal bestaat uit meetgegevens die de grootte van een grootheid beschrijft als functie van
de tijd. Dit zijn dus meerdere metingen over de tijd. In een grafiek staat op de verticale as de
grootheid en op de horizontale as de tijd.
Een analoog signaal is een continu signaal. Dit betekent dat een analoog signaal alle mogelijke
waarden kan aannemen op elk mogelijk tijdstip: een analoog signaal is dus continu in grootte én
tijd. Fysische grootheden zijn continue variabelen en kunnen dus elke willekeurige waarde
aannemen -> oneindige precisie.
Een digitaal signaal daarentegen, is een niet-continu oftewel discreet signaal. Een digitaal
signaal kan discreet zijn in grootte en/of tijd. Een signaal met discrete tijd bevat de waarde van
een grootheid op een beperkt aantal tijdstippen.
Aangezien een digitaal signaal slechts beperkt in staat is om veranderingen in de grootte van een
grootheid en/of tijd weer te geven, is het per definitie minder nauwkeurig dan een analoog
signaal. Het gebruik van een digitaal meetsysteem heeft dus als nadeel dat het gemeten signaal
minder nauwkeurig is dan de gemeten werkelijkheid.
, lOMoARcPSD|9638328
De thermistor is een temperatuurgevoelige sensor, het is een elektrische sensor waarvan de
weerstand afhankelijk is van de temperatuur. Bij toenemende temperatuur neemt de weerstand
volgens een niet-lineair verband af -> Steinhart en Hart vergelijking
T = temperatuur en Rt = temperatuursafhankelijke weerstand van de thermistor.
De alfa’s worden bepaald door een kalibratieproces van de fabrikant en bepalen de vorm van de
curve. Als je Rt weet, kun je dus T berekenen. Dit kan via een spanningsdeler:
Zie uitleg videocollege
om hierop te komen
Een verandering in de weerstand van de thermistor zal een verandering van de spanning Ut tot
gevolg hebben. Ut wordt eerst omgezet van analoog naar digitaal via een ADC (=Analog to
Digital Converter).
De sensor of transducer is gevoelig voor de te meten fysische grootheid (bijvoorbeeld
temperatuur, druk, versnelling, licht) en zet deze om in een elektrische grootheid (bijvoorbeeld
U, C, R).
Signaalconditionering = het aanpassen van het uitgangssignaal van een meetelement aan het
ingangssignaal van het daaropvolgende meetelement. (bijv Rt → Ut of analoog → digitaal of
versterken of filteren van een signaal). De veranderingen aan het signaal, zodat het beter te
begrijpen is. (amplify, filteren)
Signaalverwerking = het omzetten van het uitgangssignaal van de signaalconditionering
in een andere vorm zodat deze geschikt is voor het experiment (gemiddelde, min. of max.).
Signaalverwerking wordt meestal door software op de computer gedaan
Het gebruik van een analoge schaal heeft als nadeel dat er rekening moet worden gehouden met
aflees onnauwkeurigheden, anderzijds wordt de digitale weergave beperkt door het aantal cijfers
van de display.
Telemetrisch signaaltransport = signaaltransport van het elektrische signaal van het ene naar
het andere component dmv een draadloze verbinding (zender en ontvanger).
, lOMoARcPSD|9638328
Tijdens signaaltransport kan het signaal verzwakken, vervormen of verstoord worden door
elektromagnetische straling van omringende elektrische apparatuur.
De opslag van meetgegevens gebeurt door middel van een file op de harddisk van de computer.
Een meetsysteem is onderdeel van het regelsysteem. Gemeten waarden worden vaak gebruikt om
de omgeving te manipuleren.
In een stroomdiagram / flowchart wordt duidelijk gemaakt hoe een meetsignaal de afzonderlijke
onderdelen van het meetsysteem doorloopt:
1. De functie
2. De naam
3. De bewerking op het signaal
In een blokdiagram zie je de afzonderlijke stappen
niet.
----------------------------------------------HOOFDSTUK 2----------------------------------------------
Voor sommige grootheden geldt dat de grootte zich herhaalt in de tijd. We noemen dit periodieke
signalen. Hiervoor wordt de grootheid frequentie gebruikt.
Voor het bepalen van alle frequenties die in een signaal aanwezig zijn wordt de Fourier-analyse
gebruikt. De Fourier-analyse hanteert hiervoor het begrip frequentie gerelateerd aan
goniometrische functies. Elk willekeurig signaal bestaat uit de som van verschillende sinus- en
cosinusfuncties. Deze onderscheiden zich van elkaar door verschillende frequentie en amplitude.
