Messtechnik8

Card Set Information

Author:
Joulia
ID:
260173
Filename:
Messtechnik8
Updated:
2014-02-04 10:08:07
Tags:
Messtechnik
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Description:
MTM Fragenkatalog Signalverarbeitung.txt
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  1. Wie werden Signale klassifiziert?
  2. Was sind deterministische und was stochastische Signale?
    • Deterministisch: Signalverlauf lässt sich zu jeder Zeit vorausbestimmen
    • Stochastisch: Verlauf nur über statistische Gestze beschreibbar, keine Detailvorhersage möglich
  3. Was sind periodische und was aperiodische Signale?
    • periodisch: durch x(t+T)=x(t) gekennzeichnet, wobei T die Periodendauer ist
    • aperiodisch: nicht periodisch
  4. Was sind stationäre und was instationäre Signale?
    • stationär: Signalstatistik (Mittelwerte, Varianzen) ändert sich nicht mit der Zeit
    • instationäre: nicht stationär
  5. Was ist eine Korrelation?
    • Eine Korrelation beschreibt Zusammenhang zwischen einer oder mehreren statistischen Signalen
    • Korrelationsanalyse, dazu genutzt um festzustellen, ob Signale ursächlich miteinander zusammenhängen
    • ABER: Korrelation bedingt nicht zwangsläufig Kausalzusammenhang
  6. Welche Arten der Korrelation unterscheidet man (3)?
    • Positive Korrelation
    • Negative Korrelation
    • Scheinkorrelation
  7. Was ist die Autokorrelation?
    Definiere kontinuierlich und diskret!
    • Korrelation eines Signals mit sich selbst
  8. Was ist die Autokovarianz?
    • bezieht sich auf Schwankungswerte
  9. Was ist das integrale Zeitmaß?
    (Bedeutung und Definition)
    • Das doppelte integrale Zeitmaß beschreibt den zeitlichen Abstand, den zwei Datenwerte mindestens voneinander haben müssen, um statistisch unabhängig zu sein
  10. Interpretiere die Auto-Korrelation!
    Die Auto-Korrelation gibt an, wie lange die Werte einer Funktion einander ähnlich sind, um Hinweise auf Zusammenhänge zwischen den beobachteten Ergebnissen zu verschiedenen Beobachtungszeiten einer Messreihe zu erhalten
  11. Was ist die Kreuzkorrelation?
    Zeit- und Raumbereich!
    • Beschreibt Zusammenhang zwischen zwei verschiedenen Signalen
  12. Interpretiere die Kreuzkorrelation!
    Die Kreuzkorrelation liefert eine Aussage darüber, inwieweit zwei verschiedene Signale bei zeitlicher Verschiebung einander ähnlich sind oder inwieweit zwei Signale bei räumlicher Verschiebung einander ähnlich sind.
  13. Was ist die Kreuzkovarianzfunktion?
    • bezieht sich auf Schwankungswerte
  14. Was ist das integrale Längenmaß?
    (Bedeutung und Definition)
    • Gibt z.B. bei turbulenten Strömungen den mittleren Durchmesser von energietragenden Wirbeln an
  15. Was ist die Kovarianz?
    (Bedeutung und Definition (kontinuierlich und diskret))
    • Kovarianz als eine Erweiterung des Varianzbegriffes zu verstehen
    • Kovarianz die Richtung einer Beziehung zwischen zwei Signalen bzw. Variablen an
  16. Was ist der Korrelationskoeffizient?
    (Bedeutung und Definition [konti & diskret])
    • Stärke des Zusammenhangs zweier Signale
    • Der Wertebereich des Korrelationskoeffizienten erstreckt sich von -1 bis +1.
  17. Was ist allg. eine Regression?
    Bei der Regression allgemein wird versucht, mittels mindestens einer unabhängigen Variablen (hier Eingangssignal x) den Verlauf einer abhängigen Variable (hier Signal y) zu beschreiben.
  18. Wie ist die lineare Regression definiert?
  19. Wie hängt die lineare Regression mit der Fehlerabschätzung zusammen?
    • Minima über Berechnung der Ableitungen bestimmt:
  20. Wie lautet das grundlegende Prinzip der Fourier-Zerlegung?
    • Zerlegung eines zeitlich (oder räumlich) fluktuierenden Signals in Sinus- und Kosinus-Funktionen mit unterschiedlichen Frequenzen
    • Arbeitet wie paralleles Filterband, d.h. für jedes Frequenzintervall wird analysiert, welche Amplitude bzw. Leitungsdichte enthalten ist
  21. Wie sehen folgende Signale im Frequenzbereich aus?
  22. Wie werden periodische und wie werden aperiodische Signale Fourier-transformiert?
    • periodisch: Fourier-Reihe
    • aperiodisch: Fourier-Transformation
  23. Wie funktioniert die Berechnung der Fourier-Reihe?
  24. Wie funktioniert die komplexe Berechnung der Fourier-Reihe?
  25. Wie funktioniert die Fourier-Transformation?
    (und die inverse)
  26. Wie lautet die diskrete Fourier-Transformation?
    (und die inverse)
    • Rechenaufwand proportional zu N²
  27. Was ist das Leistungsdichtespektrum?
    Gibt an, welche Leistungen (=> Amplituden zum Quadrat) in einem bestimmten Frequenzintervall auftreten
  28. Auf welche Arten kann das Leistungsdichtespektrum berechnet werden?
  29. Was ist das Fundamentale Zeitintervall?
    Interpretation!
    • Das fundamentale Zeitintervall Δt gibt an, welche Grenzfrequenz noch erfasst wird.
    • Interpretation: Um eine Frequenz fc aufzulösen muss mit mindestens der doppelten Frequenz abgetastet werden
  30. Was ist das fundamentale Frequenzintervall?
    • Das fundamentale Frequenzintervall bestimmt, welche Frequenzen noch voneinander getrennt, also aufgelöst werden können
  31. Wie berechnet man die Anzahl nötiger Stützstellen?
  32. Was ist Aliasing?
    • Zu geringe Abtastrate
    • Verfälschtes Signal mit zu geringer Frequenz
  33. Nenne die Bedeutung von Filtern!
    • Treten häufig in Messkette auf!
    • Sensor
    • Signalumformer
    • A/D-Wandler
    • Digitale Filter in der Datenverarbeitung
  34. Nenne Grundarten von Filtern!
    Erkläre kurz!
    • Aktiv <=> Passiv
    • Aktiv: Filter mit externer Spannungsversorgung
    • Passiv: Filter ohne externe Spannungsversorgung
    • Linear<=>Nichtlinear
    • Linear: Eigenschaften der Filterung sind unabhängig von der Signalamplitude => Signal wird nicht verzerrt
    • Nichtlinear: Eigenschaften der Filterung sind abhängig von der Signalamplitude => Signal wird verzerrt
  35. Nenne Beispiele für optische Filter!
    • Absorptionsfilter
    • Interferenz oder dichroitische Filter
    • Polarisationsfilter
  36. Was sind Absorptionsfilter?
    Glas (oder Gel) mit anorganischen oder organischen Substanzen versetzt, die Strahlung bestimmter Wellenlänge absorbieren und andere Wellenlängen transmittieren
  37. Welche Absorptionsfilter werden in der Optik unterschieden?
    • Lang- oder Hochpassfilter: ungewünscht kurzwellige Bereiche gesperrt
    • Kurz- oder Tiefpassfilter: ungewünscht langwellige Bereiche gesperrt
    • Bandpassfilter: gewünschte Bereiche selektiv durchlassen
    • Neutralfilter: schwächen Strahlung nur ab ohne die spektrale Charakteristika des Lichts zu verändern
  38. Was sind Interferenzfilter?
    • transmittieren (oder reflektieren) enge Spektralbereiche von elektromagnetischer Strahlung
    • Nutzung von Interferenz an dünnen Schichten
  39. Was sind Polarisationsfilter?
    • Polarisationsrichtung ist durch die Richtung der elektrischen Feldkomponente festgelegt
    • Polarisationsfilter ist Polarisator für Licht, der komplementäres Licht absorbiert
  40. Definiere Elektrische Filter!
    Elektrische Schaltung, die ein elektrisches Signal abhängig von der Frequenz in sowohl der Amplitude als auch der Phase verändert
  41. Nenne Beispiele für elektrische Filter!
    RC-Glied als Hochpass, Tiefpass, Allpass
  42. Wie sieht ein RC-Glied als Hochpass, Tiefpass und Allpass aus?
    • Hochpass:
    • Tiefpass:
    • Allpass:
  43. Nenne Funktionsweise vom A/D-Wandler!
    • setzt analoge Eingangsdaten in digitale Ausgangsdaten um
    • kontinuierliche Eingangsdaten werden in der Zeit und in der Amplitude diskretisiert
    • kontinuierliches Eingangssignal in treppenförmiges Ausgangssignal
  44. Was sind die wichtigsten Kennwerte des A/D-Wandlers?
    • Auflösung
    • Abtastrate
  45. Welche digitalen Filter werden unterschieden?
    • Im Zeitraum
    • Im Frequenzraum
    • arbeitende digitale Filter
  46. Warum sinnvoll im Frequenzraum zu filtern?
    Wenn relevantes Signal in einer bestimmten Frequenz liegt kann diese herausgefiltern werden
  47. Beschreibe Bedeutung und Nutzen der Bildverarbeitung!
    Darstellung von Bildern auch im Fourier-Raum möglich (als Überlagerung von 2D-Sinus- bzw. Kosinusfunktionen => Berechnung linearer Filteroperationen (Mittelung, Gradienten, etc.) viel schneller
  48. Beschreibe die Bildrepräsentation im Orts-Raum!
    • Je höher die Anzahl der räumlichen Abtastpunkte, umso feiner können Strukturen und Kontraste im Bild wieder gegeben werden. Weiterhin gibt es eine Diskretisierung der Amplituden – ganz analog zu dem ausgangsseitigen Signal eines A/D-Wandlers, der ein kontinuierlich anliegendes Messsignal in Form einer Zeitreihe digitalisiert. In der rechten Abbildung sind vier verschiedene Amplitudendiskretisierungen, die in diesem Zusammenhang auch als Grauwertdiskretisierung bezeichnet werden, von 1bit, 2bit, 3bit und 8bit gezeigt
  49. Beschreibe Bildrepräsentation in Fourierraum!
    • Jedes Bild lässt sich als Überlagerung von 2D-Sinus- und Kosinusfunktionen darstellen
    • Deutung schwierig aber wesentlich schnellere Bearbeitung, da einfache Multiplikationen anstelle von Faltungsoperationen

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