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Klausur Testat Fragen

Diese Lektion wurde von WuschelWilli erstellt.

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• Welche elektrische Größe misst ein Drehspulinstrument? Stromfluss -> indirekte magnetische Wirkung -> Strom(I)
• Wie funktioniert ein Drehspulinstrument? - Durch Stromfluss verhält sich die Spule wie ein Magnet. - Spule ist drehbar gelagert und direkt mit dem Zeiger verbunden. - Spiralfeder dient als Gegenkraft. - Jeder Stromwert führt zu einem eigenen Gleichgewichtszustand zw. der magnetischen und der Rückstellkraft.
• Eine indirekte Messgröße A berechnet sich als Differenz zweier direkt gemessener Eingangsgrößen B und C mit absolutem Messfehler deltaB bzw. deltaC, d.h. A = B - C. Wie groß schätzen Sie den absoluten Messfehler deltaA? deltaA = deltaB + deltaC
• Sie haben eine indirekt gemessene Größe A, die von mehreren Eingangsgrößen B, C, D, ... abhängt, die alle den gleichen Messefehler haben. Welche der Eingangsgrößen hat den größten Einfluss auf den Messerfehler von A? partielle Ableitung bilden und nachschauen welche der Eingangsgrößen am häufigsten vorkommt. Fehlerfortpflanzung.
• Was leistet die lineare Regression? - Sie ist eine alternative Methode zur Bestimmung der Übertragungsfunktion. - Es wird angenommen, das die Übertrag-funktion linear ist. - Ziel ist es, eine Ausgleichsgerade zu finden, die die Abstände zw. allen Messpunkten minimiert.
• Kann man die lineare Regression auch bei Kennlinien anwenden, die einem Gesetz der Form y= x ^ a folgen? Ja durch die doppelte Logarithmierung.
• Sie haben in Python eine 5x5 Matric angelegt. Wie greifen Sie auf das zweite Element der 3 Zeile zu? matrix[2][1]
• Ein Messinstrument hat einen Anzeigefehler von 1% und einen Skalenendwert von 5A. Im Moment zeigt das Instrument einen Strom von 2A an. In welchem Bereich liegt der wahre Wert des Stroms? 2A +- 0.05A
• Auf der Anzeige Ihres analogen Messinstruments steht "KL 1.5". Was bedeutet das? Fehlerklasse. Es handelt sich hier um ein Betriebsmessgerät mit einem Anzeigefehler von 1.5% auf den Skalenendwert bezogen eine Standardtemperatur.
• Wie schätze man den wahren Wert einer Messgröße, wenn mehrere fehlerbehaftete Messungen vorliegen? der Fehler oder der wahre Wert müssen geschätzte werden, überlicherweise durch mehrfache Messung.
• Sie haben 20 Einzelmessungen mit einer Standardabweichung des Mittelwerts von s. Wie groß ist das Vertrauensintervall, in das der wahre Wert der Messgröße mit einer Wahrscheinlichkeit von 95.5% fällt? +- sx gibt einen Vertrauensbereich an in den 68% der arithmetischen Mittelwerte fallen. +-2sx gibt den 95% Bereich an sofern keine systematischhen Fehler vorliegen (x(mittel) - x (wahr)) Wenn wenige Messwerte vorliegen (z.b. n= 30), besteht die Gefahr einer Unterschätzung des Fehlers, da die Schätzung von sx selbst fehlerbehaftet ist. Man korrigiert daher die Fehlerschätzung um einen t nach oben, der von der Anzahl der Messungen und der gewünschten Sicherheit abhängt. (x = x(mittel) +- t * sx
• Warum muss man jede Messung mit dem größten Messbereich beginnen? Spule verträgt nicht viel Stromg und kann daher von zu großen Strömen zerstört werden.
• Warum kann ein Drehspulinstrument nicht beliebig schnell veränderliche Ströme oder Spannungen anzeigen? Jede Zeigerstellung ist ein Gleichgewichtszustand zw. Magnet und Rückstellkraft, deswegen braucht das Gerät eine gewisse Einschwingzeit pro gemessene Größe.
• Was ist der Parallaxenfehler? Je nach Blickwinkel auf den Zeiger liest man einen leicht unterschiedlichen Wert ab.
• Welches Messprinzip liegt dem im Praktikum eingesetzten Abstandssensor zugrunde? Physikalischer // Triangulationsprinzip.
• Wozu benutzt man ein Oszilloskop? Um Signale und Schwingungen zu visualisieren => im Zeitbereich. Mit dem Oszilloskop können zeitabhängige (und insbesondere schnellveränderliche) Größen gemessen werden.
• Wie funktioniert ein analoges Oszilloskop? - Metall wird erhitzt. - Elektronen werden freigesetzt. - Durch Metallplatten wird der Elektronenstrahl abgelenkt. - x-Ablenkung durch Sägezahnspannung. - Fluoriszierende Oberfläche macht das auftreffende Elektron sichtbar.
• Was ist der Unterschied zwischen einem Sensor und einem Messgerät? Der Sensor ist der Teil eines Messgeräts oder einer Messeinrichtung, der auf eine Messgröße unmittelbar anspricht.
• Wie funktioniert die Triggerung beim Oszilloskop? Triggerung: Bei jedem Durchlauf wird die Ablenkung solange angehalten, bis das zu messende Signal einen definierten Spannungswert erreicht. Dadurch werdem die Perioden eines periodischen Signals stets genau übereinander gezeichnet.
• Wofür braucht man ein Dunkelbild? Jeder Pixel einer Kamera hat produktionsbedingt einen unterschiedlichen Nullpunkt, was zu einem Rauschen des Bildes führt. Durch Aufnahme eines Dunkelbilds und der Substraktion dessen von jeder Aufnahme eliminiert man dieses Rauschen. Aus der Sicht der Kalibrierung wird mit dem Dunkelbild jeder Nullpunkt jdes einzelnen Pixels des gesamten Sensors bestimmt.
• Was bedeutet Vignettierung? Die Optik der Kamera überträgt die Helligkeit nicht gleichmäßig auf den Sensor. Erkennt man an dem Abdunkeln des Bildes zu den Rändern hin.
• Wie findet man die "dead pixels" einer Kamera? dead pixels sind durch die Fertigung entstandene, funktionsuntüchtige Pixel. Man erkennt sie im Weißbild als dunkle Punkte. Interpolation = je nach Anwendung werden diese Pixel mit dem Nachbarwert ersetzt bzw. korrigiert.
• Wie sehen die Fourierkoeffizienten der zweiseitigen trigonometrischen Fourierreihe für x(t) \= a cos(2 omega t) aus? a = Fourierkoeffizient = Gewichtsfaktor
• Wie viele Terme hat die zweiseitige trigonometrische Fourierreihe von 1 + sin t + 3 cos 2t? 3
• Welche Symmetrie hat die zweiseitige Fourierreihe? Achsensymmetrie an der y-Achse
• Aus welchen Grundsignalen besteht die komplexe Fourierreihe? Realteilp bzw. Cos-Anteil der zweiseitigen Fourierreihe. Imaginärteil bzw. Sin-Anteil.
• Aus welchen Summentermen besteht die harmonische Form der Fourierreihe? r * cos(k * wt * phi) Amplitude * cos(k * Kreisfrquenz * Phase) k = ganzzahlige Vielfache
• Welchen Vorteil hat die trigonometrische Form der Fourierreihe gegenüber der harmonischen Form? Die Phase ist eliminiert. Die Phase wurde durch eine Kombination von Sinus- und Cosinus-Fkt gleicher Frequenz ersetzt
• Was ist der Unterschied zwischen dem Skalarprodukt in einem zweidimensionalen Vektorraum und der Multiplikation zweier komplexer Zahlen? * Vektor * Vektor = Zahl* komplexe Zahl * komplexe Zahl = komplexe Zahl
• Was ist die Phase einer Sinusschwingung? Phase Phi ist die zeitliche Verschiebung auf der Schwingung
• Was haben komplexe Zahlen mit der Sinusschwingungen zu tun? Sin = Linearkomb. von cos und sin Sin = zweidimensionaler Vektor mit x = cos und y = sin sin = komplexe Zahl => cos = realteil => sin = Imaginärteil
• Wie berechnet sich die Frequenz einer Sinusschwingung, das aus der Summe einer Sinus und einer Cosinusfunktion gleicher Frequenz entsteht? Frequenz ändert sich nicht.
• Was ist ein gerades Signal? Spiegelung an der y-Achse f(-t) = f(t)
• Was ist eine δ-Impulsfolge? Dirac-Impuls Impuls der undendlich steil und hoch ist Fläche ist konstant bei 1
• Wie unterscheidet sich das Spektrum periodischer Rechteckimpulse von einer Fauß-Impulsfolge und warum? periodische Signale besitzen ein Linienspektrum
• Was ist die Regellage? Die positive Seite des zweiseitigen Amplitudenspektrums ist die Regellage.
• Wie unterscheiden sich die Spektren von schnell und langsam veränderlichen Signalen? Je schneller sich ein Signalp verändert, desto höhere Frequenzen kommen hinzu.
• Wie verändert sich das Spektrum einer Rechteckschwingung mit fester Impulsdauer, bei der die Periode immer weiter erhöht wird? - Wird die Periodendauer größer, so wird der Abstand der Linion im Spektrum immer enger. - Geht die Periodendauer gegen unendlich, verschmelzen die einzelnen Linien zu einem durchgehenden Spektrum.
• Was ist ein fastperiodisches Signal? - Fastperiodische Signale wiederholen sich nur über einen begrenzten Zeitraum. Sie besitzen linienähnliche Spektren. - Sie bestehen aus Abschnitten unterschiedlicher Zeitdauer, innerhalb derer das Signal periodisch ist.
• Sie beobachten ein Spektrum aus mehreren Linien bei 100 Hz, 200 Hz, 270, Hz, 400 Hz und 800 Hz. Um was für einen Signaltypen handelt es sich? Nicht lineares Signal.
• Welche Signale lassen sich als Fourierreihe darstellen? Periodische Signale.
• Wie sieht das Spektrum eines einzelnen Rechteckimpulses aus? Gaußsche-Kurve mit auslaufenden Schwingungen (Rauschen)
• Wie sieht die Fouriertransformierte des mit 2 skalierten Einheitsimpulses aus? 1*2 = 2
• Wie kann man am Besten die wechselnde Tonhöhe in der Aufnahme eines Solo-Musikstückes bestimmen? - Die Tonhöhe wird durch die Freq. des Grundtons bestimmt. - Die Tonhöhe ist eindeutig bestimmbar. Die Tonhöhe wird durch die Freq. des Grundtoins bestimmt, die anderen Harmonischen sind die Obertöne.
• Sie zerlegen ein relativ glattes, periodisches Signal in mehrere Abschnitte und bestimmen in jedem Abschnitt die lokale Fouriertransformation. Wie unterscheiden sich die lokalen Spektra vom Gesamtspektrum und warum? sog. Windowing. - die Fenster enthalten deutlich höhere Freq. als das Gesamtspektrum - Durch die Ausschnitte werden steile Übergänge erzeugt - Verbesserung: Abschnitte überlappen und mit einer Fensterfunktion multiplizieren (z.b. Gaußfkt.)
• Was bedeutet die Komplementarität von Frequenz und Zeit? Eine zeitliche Eingrenzung der Signaldauer delta t bedeutet eine Ausweitung des Frequenzbandes delta f. Umgekehrt gilt: Je eingeschränkter das Frequenzband eines Singals ist, desto größer muss zwangsläufig die Zeitdauer des Signals sein. Wenn die Dauer eingegrenzt wird, so wird das Spektrum breiter.
• Wie berechnet man die Frequenzunschärfe eines Signals? σt· σω ≥ 1 bzw. ∆t · ∆f ≥ 0.88
• Was besagt die Frequenz-Zeit-Unschärferelation? Man kann niemals gleichzeitig Zeitdauer und Frequenz genauer als σt· σω ≥ 1 angeben. Dies ist eine fundamentale Grenze der Fourieranalysis und damit auch der Physik.
• Bei welchen Signal ist das Produkt aus Zeit und Frequenzunschärfe genau gleich 1? Gabor-Wavelet
• Was ist die Ausblendeigenschaft des Dirac-Impulses? Integral von -unendlich bis unendlich (δ(t) · f (t) dt) = f (0)

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