Stoßspannungs- und Stoßstrommesstechnik - Grundlagen - Messgeräte - Messverfahren

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

1 Kennzeichnung und Erzeugung von Stoßspannungen und Stoßströmen

1.1 Parameter von Stoßspannungen

1.1.1 Blitzstoßspannung

1.1.2 Schaltstoßspannung

1.1.3 Schwingende Stoßspannungen bei Vor-Ort-Prüfungen

1.1.4 Steilstoßspannung

1.2 Parameter von Stoßströmen

1.2.1 Exponential-Stoßstrom

1.2.2 Rechteck-Stoßstrom

1.2.3 Kurzschlusswechselstrom

1.3 Erzeugung von Stoßspannungen und Stoßströmen

1.3.1 Generatoren für Blitzund Schaltstoßspannungen

1.3.2 Erzeugung von abgeschnittenen Stoßspannungen

1.3.3 Erzeugung von Steilstoßspannungen

1.3.4 Generatoren für Exponential-Stoßströme

1.3.5 Erzeugung von Rechteck-Stoßströmen

1.3.6 Erzeugung von Kurzschlusswechselströmen

2 Darstellung von Impulsen im Zeitund Frequenzbereich

2.1 Analytische Darstellung von Stoßspannungen

2.2 Spektrum von Stoßspannungen

2.3 Analytische Darstellung von Stoßströmen

2.4 Spektrum von Exponential-Stoßströmen

2.5 Analytische Darstellung von Kurzschlusswechselströmen

3 Übertragungsverhalten linearer Systeme und Faltung

3.1 Sprungantwort eines Systems und Faltungsintegral

3.2 Fourier-Transformation und Übertragungsfunktion

3.3 Laplace-Transformation

3.4 Eigenschaften von RCund RLC-Gliedern

3.4.1 Sprungantwort von Tiefpass und Schwingkreis

3.4.2 Übertragungsfunktion von Tiefpass und Schwingkreis

3.5 Antwortzeit, Anstiegszeit und Bandbreite

3.6 Beispiele für die Faltung

3.6.1 Keilstoßspannung auf RC-Glied

3.6.2 Keilstoßspannung auf RLC-Glied

3.6.3 Stoßspannung auf RC-Glied

3.6.4 Antwortfehler und Fehlerdiagramm

3.7 Experimentelle Sprungantwort

3.7.1 Auswertung der experimentellen Sprungantwort

3.7.2 Antwortparameter der Sprungantwort

3.7.3 Messschaltungen für die Sprungantwort

3.7.4 Erzeugung von Sprungspannungen

3.8 Ergänzende Betrachtungen zum Übertragungsverhalten

4 Digitalrecorder, Stoßvoltmeter und Impulskalibrator

4.1 Aufbau und Eigenschaften von Digitalrecordern

4.2 Fehlerquellen bei der Signalaufzeichnung

4.2.1 Ideale Digitalisierung

4.2.2 Digitalrecorder mit realem AD-Wandler

4.2.3 Weitere Fehlerquellen

4.3 Software zur Datenauswertung

4.4 Stoßvoltmeter

4.5 Impulskalibrator

5 Messung von Stoßspannungen

5.1 Messsystem mit Stoßspannungsteiler

5.1.1 Übertragungsverhalten von Stoßspannungsteilern

5.1.2 Ohmscher Stoßspannungsteiler

5.1.3 Kapazitiver Stoßspannungsteiler

5.1.4 Gedämpft kapazitiver Stoßspannungsteiler

5.1.5 Ohmsch-kapazitiv gemischter Spannungsteiler

5.2 Kugelfunkenstrecke

5.3 Kapazitiver Feldsensor

5.3.1 Prinzip des kapazitiven Feldsensors

5.3.2 Feldsensor für Linearitätsnachweis von Spannungsteilern

5.3.3 Dreidimensionaler Feldsensor

5.4 Elektrooptischer Sensor

5.4.1 Pockels-Effekt

5.4.2 Kerr-Effekt

6 Messung von Stoßströmen

6.1 Messsystem mit niederohmigem Messwiderstand

6.1.1 Induktivitäten eines niederohmigen Widerstandes

1

2,

1-2

6.1.2 Aufbau koaxialer Messwiderstände

6.1.3 Stromverdrängung (Skineffekt)

6.1.4 Kettenleiterersatzschaltbild

6.1.5 Experimentelle Sprungantwort von Messwiderständen

6.1.6 Besondere Bauformen

6.1.7 Grenzlastintegral

6.2 Strommessspulen nach dem Induktionsprinzip

6.2.1 Rogowski-Spule

6.2.2 Strommessspule mit Magnetkern

6.2.3 Gleichstromwandler

6.2.4 Magnetfeldsensor

6.3 Stromsensor mit Hall-Sonde

6.4 Magnetooptischer Sensor

7 Kalibrierung der Messsysteme

7.1 Allgemeines zur Kalibrierung und Rückführung

7.2 Vergleich mit einem Referenzsystem bei Stoßspannung

7.2.1 Prinzip der Vergleichsmessung

7.2.2 Festgesetzter Maßstabsfaktor

7.2.3 Alternativen für den Linearitätsnachweis

7.2.4 Messung der Zeitparameter

7.2.5 Dynamisches Verhalten

7.3 Alternative Kalibrierung von Stoßspannungsmesssystemen

7.3.1 Kalibrierung bei Niederspannung

7.3.2 Auswertung der Sprungantwort

7.3.3 Einfluss benachbarter Objekte (Näheeffekt)

7.3.4 Kurzund Langzeitverhalten

7.4 Kalibrierung von Digitalrecordern

7.5 Kalibrierung von Stoßstrommesssystemen

Anhang 1 Fourierund Laplace-Transformation

A1.1 Fourier-Transformation

A1.2 Laplace-Transformation

Anhang 2 Bestimmung von Messunsicherheiten

A2.1 Der GUM

A2.1.1 Grundkonzept des GUM

A2.1.2 Modellfunktion einer Messung

A2.1.3 Ermittlungsmethode vom Typ A

A2.1.4 Ermittlungsmethode vom Typ B

A2.1.5 Beigeordnete Standardmessunsicherheit

A2.1.6 Erweiterte Messunsicherheit

A2.1.7 Effektiver Freiheitsgrad

A2.1.8 Messunsicherheitsbudget

A2.1.9 Angabe des vollständigen Messergebnisses

A2.1.10 Abschließende Bemerkungen

A2.2 Beispiele für die Unsicherheitsberechnung

A2.2.1 Maßstabsfaktor eines Stoßspannungsmesssystems

A2.2.2 Unsicherheit der Spannungsmessung bei einer Prüfung

Abkürzungen

Sachverzeichnis