AT526819A1

AT526819A1 - Measuring device and method for measuring an analog electrical signal

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Publication number: AT526819A1
Application number: ATA50390/2023A
Authority: AT
Inventors: Berger Dipl -Ing Daniela; Platzer MSc MA Thomas; Fernitz Dipl -Ing Gernot (Fh); Prammer Dipl -Ing Bernhard; Berglez Dipl -Ing Manuel
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2023-05-17
Filing date: 2023-05-17
Publication date: 2024-06-15

Abstract

Um mit einem Messgerät (1) auf einfache Weise eine Messung eines analogen elektrischen Signals (S1) mit hoher Zeitauflösung und hoher Amplitudenauflösung zu ermöglichen, ist vor- gesehen, dass das analoge elektrische Signal (S1) in einem ersten und zweiten Messkanal- pfad (MK1a, MK1b) jeweils mit einem Antialiasing-Filter (3a, 3b) gefiltert wird, dass das gefil- terte analoge elektrische Signal (S1F) im ersten und zweiten Messkanalpfad (MK1a, MK1b) jeweils mit einem A/D-Wandler (4a, 4b) mit einer vorgegebenen Zeitauflösung und einer vor- gegebenen Amplitudenauflösung digitalisiert wird, wobei die Zeitauflösung des A/D-Wandlers (4a) im ersten Messkanalpfad (MK1a) größer ist, als die Zeitauflösung des A/D-Wandlers (4b) im zweiten Messkanalpfad (MK1b) und die Amplitudenauflösung des A/D-Wandlers (4a) im ersten Messkanalpfad (MK1a) niedriger ist, als die Amplitudenauflösung des A/D-Wand- lers (4b) im zweiten Messkanalpfad (MK1b), um einen ersten digitalen Messwert (MW1a) des analogen elektrischen Signals (S1) mit hoher Zeitauflösung und einen zweiten digitalen Messwert (MW1b) des analogen elektrischen Signals (S1) mit hoher Amplitudenauflösung zu erhalten und auszugeben.In order to enable a simple measurement of an analog electrical signal (S1) with high time resolution and high amplitude resolution using a measuring device (1), it is provided that the analog electrical signal (S1) is filtered in a first and second measuring channel path (MK1a, MK1b) with an anti-aliasing filter (3a, 3b), that the filtered analog electrical signal (S1F) in the first and second measuring channel path (MK1a, MK1b) is digitized with an A/D converter (4a, 4b) with a predetermined time resolution and a predetermined amplitude resolution, wherein the time resolution of the A/D converter (4a) in the first measuring channel path (MK1a) is greater than the time resolution of the A/D converter (4b) in the second measuring channel path (MK1b) and the amplitude resolution of the A/D converter (4a) in the first measuring channel path (MK1a) is lower than the amplitude resolution of the A/D converter (4b) in the second measuring channel path (MK1b) in order to obtain and output a first digital measured value (MW1a) of the analog electrical signal (S1) with high time resolution and a second digital measured value (MW1b) of the analog electrical signal (S1) with high amplitude resolution.

Description

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Messgerät und Verfahren zur Messung eines analogen elektrischen Signals Measuring device and method for measuring an analog electrical signal

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung eines analogen elektrischen Signals, insbesondere einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes, wobei das analoge elektrische Signal in einem A/D-Wandler digitalisiert wird und der digitalisierte Wert den Messwert des analogen elektrischen Signals repräsentiert. Die Erfindung be-The present invention relates to a measuring device for measuring an analog electrical signal, in particular an electrical voltage or an electrical current, wherein the analog electrical signal is digitized in an A/D converter and the digitized value represents the measured value of the analog electrical signal. The invention relates to

trifft ebenso ein Verfahren zur Messung mit einem solchen Messgerät. also applies to a method of measurement with such a measuring device.

Heutige Messgeräte zur Messung einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes arbeiten großteils digital. Das zu messende Signal (elektrische Spannung oder elektrischer Strom) wird in einem Analog/Digital (A/D) Wandler digitalisiert und das digitale Signal repräsentiert dann den gemessen Wert und kann gegebenenfalls zur Messung auch weiter-Today's measuring devices for measuring electrical voltage or current are mostly digital. The signal to be measured (electrical voltage or current) is digitized in an analog/digital (A/D) converter and the digital signal then represents the measured value and can also be used for further measurement if necessary.

verarbeitet werden. are processed.

Ein Beispiel ist eine elektrische Leistungsmessung, beispielsweise an einer elektrischen Maschine, wofür Messwerte des elektrischen Stromes und der elektrischen Spannung benötigt werden. Die analogen elektrischen Signale können verschiedenen Messkanälen des Mess-An example is an electrical power measurement, for example on an electrical machine, for which measured values of the electrical current and the electrical voltage are required. The analog electrical signals can be sent to various measuring channels of the measuring

geräts zugewiesen sein, in denen die jeweiligen elektrischen Größen messtechnisch erfasst device in which the respective electrical quantities are measured

werden und daraus eine elektrische Leistung ermittelt wird. and from this an electrical power is determined.

Nachdem ein Sensor die erfasste physikalische Größe üblicherweise als elektrische Größe ausgibt, beispielsweise als elektrische Spannung oder elektrischer Strom, können die analogen elektrischen Signale abhängig vom Sensortyp natürlich auch andere physikalischen Größen repräsentieren, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Druck, Temperatur usw. Auch in solchen Anwendungen ist aber in einem Messgerät zur Messung ein Since a sensor usually outputs the recorded physical quantity as an electrical quantity, for example as an electrical voltage or electrical current, the analog electrical signals can of course also represent other physical quantities, such as speed, acceleration, force, pressure, temperature, etc., depending on the sensor type. Even in such applications, however, a measuring device for measuring

analoges elektrisches Signal auszuwerten. to evaluate an analog electrical signal.

Zur A/D-Wandlung wird das analoge elektrische Signal in bekannter Weise in diskreten Zeitschritten abgetastet, womit man zeitlich aufeinanderfolgende quantisierte Werte des elektrischen Signals erhält. Es ist bekannt, dass man bei einem A/D-Wandler entweder eine hohen Zeitauflösung, also eine hohe Anzahl von Abtastungen pro Zeiteinheit, oder eine hohe Amplitudenauflösung, also eine feine Auflösung der Größe des analogen Signals, erreichen kann. Beides lässt sich mit der oftmals erforderlichen Genauigkeit nicht erreichen. Das ist bei Anwendungen, in denen man eine durchgängige hohe Genauigkeit des Messwertes (hohe For A/D conversion, the analogue electrical signal is sampled in a known manner in discrete time steps, which gives quantised values of the electrical signal that follow one another in time. It is known that with an A/D converter you can achieve either a high time resolution, i.e. a high number of samples per unit of time, or a high amplitude resolution, i.e. a fine resolution of the size of the analogue signal. Neither can be achieved with the accuracy that is often required. This is the case in applications where a consistently high accuracy of the measured value (high

Amplitudenauflösung), als auch eine hohe Zeitauflösung benötigt, nachteilig. amplitude resolution) as well as a high time resolution is disadvantageous.

Ein Beispiel hierfür ist ein Leistungsmessgerät zur Messung der elektrischen Leistung. Ein mögliches Einsatzgebiet ist die Verwendung in Prüfständen elektrischer Antriebs- und Leis-An example of this is a power meter for measuring electrical power. One possible application is the use in test benches for electrical drive and power systems.

tungstechnik. Das Leistungsmessgerät soll eine hochgenaue, durchgängige The power meter is designed to provide highly accurate, consistent

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Leistungsmessung ermöglichen, Hierzu sind die analogen elektrischen Signale (Strom und Spannung) mit hoher Amplitudenauflösung abzutasten, womit man aber Einschränkungen in der Zeitauflösung in Kauf nehmen muss. Damit lassen sich zeitlich transiente elektrische Signale aber gar nicht oder nur eingeschränkt zeitlich auflösen. Damit wird aber die Leistungsmessung im Bereich zeitlich transienter Änderungen der elektrischen Signale ungenau. Damit ist es aber ebenso nicht möglich, parallel zur Leistungsmessung zeitlich hochaufgelöste transiente Signalverläufe der elektrischen Signale zu zeigen oder auszuwerten. Aber gerade die Analyse transienter Signalverläufe, wie sie insbesondere in Leistungselektronik aufgrund der verbauten Stromrichter (wie Wechselrichter, Gelichrichter, Umrichter) vorkommen, ist oft-Enable power measurement. To do this, the analog electrical signals (current and voltage) must be sampled with high amplitude resolution, but this means that limitations in time resolution must be accepted. This means that temporally transient electrical signals cannot be resolved at all or only to a limited extent. This makes power measurement in the area of temporally transient changes in the electrical signals inaccurate. This also makes it impossible to show or evaluate temporally highly resolved transient signal curves of the electrical signals in parallel with the power measurement. But the analysis of transient signal curves, such as those found in power electronics due to the built-in power converters (such as inverters, rectifiers, converters), is often

mals erwünscht oder erforderlich. sometimes desired or required.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, auf einfache Weise eine Messung eines analogen elektrischen Signals mit hoher Zeitauflösung und hoher Amplitudenauf-It is therefore an object of the present invention to provide a simple way of measuring an analogue electrical signal with high time resolution and high amplitude

lösung zu ermöglichen. solution to enable.

Diese Aufgabe wird mit einem Messgerät nach Anspruch 1 und einem Messverfahren nach Anspruch 10 gelöst. Durch die parallele A/D Wandlung des elektrischen Signals in separaten Messkanalpfaden kann das elektrische Signal gleichzeitig sowohl mit hoher Zeitauflösung, als auch mit hoher Amplitudenauflösung messtechnisch erfasst werden. Das ermöglicht es, dass elektrische Signal nicht nur hochgenau zu verarbeiten, sondern insbesondere auch hin-This object is achieved with a measuring device according to claim 1 and a measuring method according to claim 10. Due to the parallel A/D conversion of the electrical signal in separate measuring channel paths, the electrical signal can be measured simultaneously with both high time resolution and high amplitude resolution. This enables the electrical signal not only to be processed with high precision, but also in particular to be

sichtlich transienter Signalverläufe zu untersuchen. to examine visibly transient signal waveforms.

Es ist sehr vorteilhaft, wenn die A/D-Wandler im ersten und zweiten Messkanalpfad zeitlich synchronisiert sind, weil damit zeitlich hoch synchronisierte Messwerte erzeugt werden können, die einfach zueinander in Bezug gesetzt werden können. Damit können die Messwerte It is very advantageous if the A/D converters in the first and second measurement channel paths are synchronized in time, because this allows highly synchronized measurement values to be generated that can be easily related to each other. This allows the measurement values

der Messkanalpfade einfach weiterverarbeitet werden und auch kombiniert werden. the measuring channel paths can be easily further processed and also combined.

Es ist ebenso sehr vorteilhaft, wenn am Messgerät ein Triggereingang vorgesehen ist und am Triggereingang ein Triggersignal anlegbar ist oder im Messgerät eine Triggereinheit vorgesehen ist, die aus dem elektrischen Signal nach einem vorgegebenen Triggerkriterium ein Triggersignal ableitet, wobei das Triggersignal die Ausgabe der ersten digitalen Messwerte oder der zweiten digitalen Messwerte für eine vorgegebene Zeitdauer triggert. Mit einem Triggersignal kann die Ausgabe von Messwerten eines Messkanalpfades gezielt angestoßen werden, beispielsweise um zeitlich hochtransiente Signalverläufe zu erfassen. Damit kann auch die vom Messgerät ausgegebene Dantemenge reduziert werden, was die Weiterverarbeitung der Messwerte erleichtert. Auf diese Weise kann auch eine Oszilloskopfunktion reali-It is also very advantageous if a trigger input is provided on the measuring device and a trigger signal can be applied to the trigger input or if a trigger unit is provided in the measuring device which derives a trigger signal from the electrical signal according to a predetermined trigger criterion, whereby the trigger signal triggers the output of the first digital measured values or the second digital measured values for a predetermined period of time. The output of measured values of a measuring channel path can be triggered specifically with a trigger signal, for example in order to record highly transient signal curves. This also makes it possible to reduce the amount of data output by the measuring device, which makes further processing of the measured values easier. In this way, an oscilloscope function can also be implemented.

siert werden, die es ermöglicht, Messwerte gezielt zur Darstellung zu erzeugen. which makes it possible to generate measured values specifically for display.

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Die gezielte Ausgabe der Messwerte kann auf verschiedene Weisen erfolgen, beispielsweise durch Ansteuern einer Recheneinheit, Speichereinheit oder eines A/D Wandlers des Mess-The targeted output of the measured values can be done in various ways, for example by controlling a computing unit, storage unit or an A/D converter of the measuring

geräts mit dem Triggersignal. device with the trigger signal.

Das Messgerät kann einfach um weitere Messkanaleingänge und damit verbundenen weite-The measuring device can easily be expanded to include additional measuring channel inputs and the associated

ren Messkanälen erweitert werden. additional measuring channels.

Die Flexibilität des Messgeräts kann erhöht werden, wenn die Zeitauflösung und/oder die Amplitudenauflösung eines A/D-Wandlers, vorzugsweise jedes A/D-Wandlers, in einem The flexibility of the measuring instrument can be increased if the time resolution and/or the amplitude resolution of an A/D converter, preferably each A/D converter, is

Messkanal des Messgeräts einstellbar ist. Measuring channel of the measuring device can be adjusted.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 6 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal-The present invention is explained in more detail below with reference to Figures 1 to 6, which show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments.

tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt ments of the invention.

Fig.1 ein erfindungsgemäßes Messgerät zur Messung eines analogen elektrischen Signals, Fig.1 a measuring device according to the invention for measuring an analog electrical signal,

Fig.2 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Messgeräts, Fig.2 shows another embodiment of a measuring device according to the invention,

Fig.3 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Messgeräts mit externem Triggereingang, Fig.3 an embodiment of a measuring device according to the invention with external trigger input,

Fig.4 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Messgeräts mit interner Triggereinheit, Fig.4 an embodiment of a measuring device according to the invention with internal trigger unit,

Fig.5 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Messgeräts mit mehreren Messkanälen mit jeweils zwei Messkanalpfaden und Fig.5 an embodiment of a measuring device according to the invention with several measuring channels each with two measuring channel paths and

Fig.6 die Verwendung eines erfindungsgemäßen Messgeräts zur Bestimmung einer Fig.6 the use of a measuring device according to the invention for determining a

elektrischen Leistung. electrical power.

Fig.1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messgerät 1 zur Messung eines analogen elektrischen Signals S1, insbesondere einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes. Das Messgerät 1 weist zumindest einen ersten Messkanal K1 auf. Üblicherweise hat ein Messgerät 1 aber eine Mehrzahl n Messkanäle K1, ..., Kn. In weiterer Folge wird das Messgerät 1 ohne Einschränkung der Allgemeinheit in einer Ausführung mit einem ersten Messkanal K1 Fig.1 shows a measuring device 1 according to the invention for measuring an analogue electrical signal S1, in particular an electrical voltage or an electrical current. The measuring device 1 has at least one first measuring channel K1. Usually, however, a measuring device 1 has a plurality of n measuring channels K1, ..., Kn. In the following, the measuring device 1 is described without restricting generality in an embodiment with a first measuring channel K1

beschrieben. described.

Am Messgerät 1 ist für den ersten Messkanal K1 ein erster Messkanaleingang E1 vorgesehen. In einer Ausführung mit mehreren Messkanälen K1, ..., Kn wäre natürlich für jeden A first measuring channel input E1 is provided for the first measuring channel K1 on the measuring device 1. In a version with several measuring channels K1, ..., Kn, of course, for each

Messkanal K1, ..., Kn ein Messkanaleingang E1, ..., En vorgesehen. Über den Messkanaleingang K1 kann ein analoges elektrisches Signal S1 angelegt werden, das mit dem Messgerät 1 gemessen werden soll. Das analoge elektrische Signal S1 soll hinsichtlich des zeitli-A measuring channel input E1, ..., En is provided for each measuring channel K1, ..., Kn. An analog electrical signal S1 can be applied via the measuring channel input K1, which is to be measured with the measuring device 1. The analog electrical signal S1 should be

chen Verlaufs seines Wertes (Pegels) erfasst werden, also mit einer Zeitauflösung und einer ical course of its value (level), i.e. with a time resolution and a

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Amplitudenauflösung. Hierzu ist üblicherweise am Messgerät 1 ein geeigneter Anschluss für ein Signalkabel 2 vorgesehen, an dem das das elektrische Signal S1 führende Signalkabel 2 angeschlossen werden kann, wie in Fig.1 angedeutet. Das Signalkabel 2 ist aber nicht zwin-Amplitude resolution. For this purpose, a suitable connection for a signal cable 2 is usually provided on the measuring device 1, to which the signal cable 2 carrying the electrical signal S1 can be connected, as indicated in Fig.1. The signal cable 2 is not necessarily

gend Teil des Messgeräts 1. part of the measuring instrument 1.

Das analoge elektrische Signal S1 muss kein zeitlich periodisches Signal sein. Unter „Amplitude“ wird damit allgemein der Wert des elektrischen Signals S1 zu einem bestimmten The analog electrical signal S1 does not have to be a temporally periodic signal. “Amplitude” generally refers to the value of the electrical signal S1 at a certain

Zeitpunkt verstanden, was positive und negative Werte, sowie auch den Wert Null umfasst. point in time, which includes positive and negative values, as well as the value zero.

In vielen Anwendungen, insbesondere in leistungstechnischen Anwendungen, ist das zu messende elektrische Messsignal in seinem Spannungspegel zu groß, um in einem Messgerät 1 direkt gemessen werden zu können. Auch aus Sicherheitsgründen wird danach getrachtet, keine großen elektrischen Messsignale direkt zu messen. Ein Beispiel hierfür sind Hochspannungsanwendungen, bei denen elektrische Spannungen von 1000V Effektivwert (RMS) und darüber auftreten können. Es ist daher üblich, das eigentliche elektrische Messsignal in eine Niederspannung, Kleinspannung oder Sicherheitskleinspannung, also in eine dauernd zulässige und nicht lebensbedrohliche Berührungsspannung für erwachsene Menschen, zu wandeln und das gewandelte elektrische Messsignal als analoges elektrisches Signal S1 zu messen. Die Signalwandlung erfolgt in einem definierten Verhältnis, sodass aus dem analogen elektrischen Signal S1 auf das eigentliche Messsignal rückgeschlossen werden kann. Zur Signalwandlung eigenen sich beispielsweise Hochspannungsteiler, wie bei-In many applications, particularly in power engineering applications, the voltage level of the electrical measurement signal to be measured is too high to be measured directly in a measuring device 1. For safety reasons, efforts are also made not to measure large electrical measurement signals directly. One example of this is high-voltage applications, where electrical voltages of 1000V effective value (RMS) and more can occur. It is therefore common practice to convert the actual electrical measurement signal into a low voltage, extra-low voltage or safety extra-low voltage, i.e. into a permanently permissible and non-life-threatening contact voltage for adults, and to measure the converted electrical measurement signal as an analog electrical signal S1. The signal conversion takes place in a defined ratio, so that the actual measurement signal can be deduced from the analog electrical signal S1. High-voltage dividers, such as the ones used in the example, are suitable for signal conversion.

spielsweise Hochspannungsspannungsteiler. for example high-voltage dividers.

Im Messgerät 1 ist im ersten Messkanal K1 ein erster Messkanalpfad MK1a und ein zweiter Messkanalpfad MK1b vorgesehen. Jeder der Messkanalpfade MK1a, MK1b ist mit dem ersten Messkanaleingang E1 verbunden, sodass das am ersten Messkanaleingang E1 anlie-In the measuring device 1, a first measuring channel path MK1a and a second measuring channel path MK1b are provided in the first measuring channel K1. Each of the measuring channel paths MK1a, MK1b is connected to the first measuring channel input E1, so that the signal present at the first measuring channel input E1.

gende analoge elektrische Signal S1 beiden Messkanalpfaden MK1a, MK1b zugeführt wird. The corresponding analog electrical signal S1 is fed to both measuring channel paths MK1a, MK1b.

Im ersten Messkanalpfad MK1a und im zweiten Messkanalpfad MK1a, MK1b ist jeweils ein Antialiasing-Filter 3a, 3b vorgesehen, in denen das analoge elektrische Signal S1 in Vorbereitung der A/D-Wandlung jeweils zu einem gefilterten analogen elektrischen Signal S1r gefiltert wird. Ein Antialiasing-Filter 3a, 3b ist hinlänglich bekannt und ist üblicherweise als Tiefpassfilter ausgeführt, um das im analogen elektrischen Signal S1 enthalten Frequenzband nach oben zu begrenzen, was für die nachfolgende Abtastung wichtig ist, beispielsweise aufgrund des Nyquist-Shannon-Abtasttheorems. Die Wahl der Grenzfrequenz eines solchen Tiefpassfilters ist abhängig vom analogen elektrischen Signal S1 und kann im Messgerät 1 In the first measuring channel path MK1a and in the second measuring channel path MK1a, MK1b, an antialiasing filter 3a, 3b is provided in each of which the analog electrical signal S1 is filtered to a filtered analog electrical signal S1r in preparation for the A/D conversion. An antialiasing filter 3a, 3b is well known and is usually designed as a low-pass filter in order to limit the frequency band contained in the analog electrical signal S1 upwards, which is important for the subsequent sampling, for example due to the Nyquist-Shannon sampling theorem. The choice of the cut-off frequency of such a low-pass filter depends on the analog electrical signal S1 and can be set in the measuring device 1

auch konfigurierbar sein. also be configurable.

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Die Antialiasing-Filter 3a, 3b in den beiden Messkanalpfaden MK1a, MK1b müssen aber nicht zwingend gleich sein. Es ist beispielsweise denkbar, dass unterschiedliche Typen eines Antialiasing-Filters 3a, 3b verwendet werden oder dass unterschiedliche Filtercharakteristika, wie unterschiedliche Grenzfrequenzen, vorgesehen sind. Die gefilterten analogen elektrischen Signal S1r in den Messkanalpfaden MK1a, MK1b müssen daher nicht zwingend gleich However, the antialiasing filters 3a, 3b in the two measuring channel paths MK1a, MK1b do not necessarily have to be the same. It is conceivable, for example, that different types of antialiasing filters 3a, 3b are used or that different filter characteristics, such as different cut-off frequencies, are provided. The filtered analog electrical signals S1r in the measuring channel paths MK1a, MK1b therefore do not necessarily have to be the same.

sein. be.

Es ist auch denkbar, ein Antialiasing-Filter 3a, 3b über einen Schalter und eine Bypass-Leitung um das Antialiasing-Filter 3a, 3b herum zu überbrücken. Das kann beispielsweise gemacht werden, um die Effekte des Antialiasing-Filters 3a, 3b in der Kalibrierung des Messgeräts 1 nicht präsent zu haben. Während der normalen Messung sind die Antialiasing-Filter 3a, 3b in den Messkanalpfaden MK1a, MK1b vorhanden und filtern jeweils das zugeführte It is also conceivable to bypass an antialiasing filter 3a, 3b via a switch and a bypass line around the antialiasing filter 3a, 3b. This can be done, for example, in order to not have the effects of the antialiasing filter 3a, 3b present in the calibration of the measuring device 1. During normal measurement, the antialiasing filters 3a, 3b are present in the measuring channel paths MK1a, MK1b and each filter the supplied

analoge elektrische Signal S1. analog electrical signal S1.

Nach dem Antialiasing-Filter 3a, 3b ist in jedem Messkanalpfad MK1a, MK1b ein A/D-Wandler 4a, 40 vorgesehen. Die A/D-Wandler 4a, 4b erhalten damit an deren Eingang jeweils ein im zugehörigen Antialiasing-Filter 3a, 3b gefiltertes analoges elektrisches Signal S1r. Die Ausführung der A/D-Wandler 4a, 4b ist für die Erfindung unerheblich und es kann jeder ge-After the antialiasing filter 3a, 3b, an A/D converter 4a, 40 is provided in each measuring channel path MK1a, MK1b. The A/D converters 4a, 4b thus receive at their input an analog electrical signal S1r filtered in the associated antialiasing filter 3a, 3b. The design of the A/D converters 4a, 4b is irrelevant for the invention and any suitable

eignete A/D-Wandler 4a, 4b eingesetzt werden. suitable A/D converters 4a, 4b can be used.

Ein A/D-Wandler 4a, 4b tastet das an dessen Eingang anliegende gefilterte analoge elektrische Signal S1r in vorgegebenen Zeitschritten ab. Das bedeutet, dass der A/D-Wandler 4a, 4b zu jedem Abtastzeitpunkt der A/D-Wandlung den Wert der Amplitude des gefilterten analogen elektrischen Signals S1r bestimmt, sodass man am Ausgang als Messwerte eine zeitli-An A/D converter 4a, 4b samples the filtered analogue electrical signal S1r present at its input in predetermined time steps. This means that the A/D converter 4a, 4b determines the value of the amplitude of the filtered analogue electrical signal S1r at each sampling time of the A/D conversion, so that a temporal

che Abfolge von quantisierten Werten der Amplitude erhält. sequence of quantized values of the amplitude.

Jeder A/D-Wandler 4a, 4b arbeitet mit einer vorgegebenen Zeitauflösung und einer vorgegebenen Amplitudenauflösung. Die Zeitauflösung bestimmt, wie viele Abtastungen pro Zeiteinheit, beispielsweise pro Sekunde, gemacht werden. Um transiente, also sich sehr schnell ändernde, Signale gut auflösen zu können, ist eine hohe Zeitauflösung erforderlich. Die Amplitudenauflösung bestimmt, in wie vielen diskreten Quantisierungsstufen der Messbereich des A/D-Wandler 4a, 4b, also damit auch das Signal S1r, aufgelöst wird. Für eine sehr genaue Messung ist damit eine hohe Amplitudenauflösung erforderlich. Eine hohe Zeitauflösung und eine hohe Amplitudenauflösung sind aber in der Regel nicht gleichzeitig möglich, vor allem wegen Beschränkungen in der Schnelligkeit der A/D-Wandler selbst, aber auch aufgrund der erzeugten Datenmenge und der Weiterverarbeitung der erzeugten Daten-Each A/D converter 4a, 4b works with a specified time resolution and a specified amplitude resolution. The time resolution determines how many samples are taken per unit of time, for example per second. In order to be able to resolve transient, i.e. very rapidly changing, signals well, a high time resolution is required. The amplitude resolution determines in how many discrete quantization levels the measuring range of the A/D converter 4a, 4b, and thus also the signal S1r, is resolved. A high amplitude resolution is therefore required for a very precise measurement. However, a high time resolution and a high amplitude resolution are usually not possible at the same time, mainly due to limitations in the speed of the A/D converter itself, but also due to the amount of data generated and the further processing of the generated data.

menge. crowd.

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Um trotzdem eine hohe Zeitauflösung und eine hohe Amplitudenauflösung des gefilterten analogen elektrischen Signals S1: zu ermöglichen, sind die beiden Messkanalpfade MK1a, MK1b vorgesehen, die das gefilterte analoge elektrische Signal S1r parallel und unabhängig voneinander A/D wandeln. Hierzu ist vorgesehen, dass im ersten Messkanalpfad MK1a die Zeitauflösung des A/D-Wandlers 4a größer ist, als die Zeitauflösung des A/D-Wandlers 4b im zweiten Messkanalpfad MK1b. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass im ersten Messkanalpfad MK1b die Amplitudenauflösung des A/D-Wandlers 4a niedriger ist, als die Amplitudenauflösung des A/D-Wandlers 4b im zweiten Messkanalpfad MK1b. Damit kann ein erster digitaler Messwert MW1a des analogen elektrischen Signals S1 mit hoher Zeitauflösung und ein zweiter digitaler Messwert MW1b des analogen elektrischen Signals S2 mit hoher Amplitudenauflösung erzeugt und am Messgerät 1 ausgeben werden. Das elektrische Signal S1 In order to nevertheless enable a high time resolution and a high amplitude resolution of the filtered analog electrical signal S1:, the two measuring channel paths MK1a, MK1b are provided, which convert the filtered analog electrical signal S1r A/D in parallel and independently of one another. For this purpose, it is provided that in the first measuring channel path MK1a the time resolution of the A/D converter 4a is greater than the time resolution of the A/D converter 4b in the second measuring channel path MK1b. At the same time, it is provided that in the first measuring channel path MK1b the amplitude resolution of the A/D converter 4a is lower than the amplitude resolution of the A/D converter 4b in the second measuring channel path MK1b. This allows a first digital measured value MW1a of the analog electrical signal S1 with high time resolution and a second digital measured value MW1b of the analog electrical signal S2 with high amplitude resolution to be generated and output on the measuring device 1. The electrical signal S1

liegt damit in Form zweier digitaler Messwerte MW1a, MW1b vor. is therefore available in the form of two digital measured values MW1a, MW1b.

Für die Ausgabe der digitalen Messwerte MW1a, MW1b ist am Messgerät 1 für den ersten Messkanal K1 ein erster Messkanalausgang A1 vorgesehen. In Fig.1 ist für jeden Messka-For the output of the digital measured values MW1a, MW1b, a first measuring channel output A1 is provided on the measuring device 1 for the first measuring channel K1. In Fig.1, for each measuring channel

nalpfad MK1a, MK1b ein Ausgang A1 vorgesehen. An output A1 is provided for the signal path MK1a, MK1b.

Der Messkanalausgang A1 ist vorzugsweise als Datenbus ausgeführt, über den die digitalen Messwerte MW1a, MW1b in Datenpaketen des Datenkommunikationsprotokolls des Datenbusses übertragen werden. Es kann damit auch ein Messkanalausgang A1 vor beide Messkanalpfade MK1a, MK1b vorgesehen sein. Der Messkanalausgang A1 kann aber auch belie-The measuring channel output A1 is preferably designed as a data bus, via which the digital measured values MW1a, MW1b are transmitted in data packets of the data communication protocol of the data bus. A measuring channel output A1 can therefore also be provided in front of both measuring channel paths MK1a, MK1b. The measuring channel output A1 can also be used for any

big anders ausgeführt sein. big be designed differently.

In einer beispielhaften Ausgestaltung des Messgeräts 1 ist der erste A/D-Wandler 4a im ersten Messkanalpfad MK1a beispielsweise als Wandler mit 100 MS/s, 14-bit ausgeführt und mit einem Antialiasing-Filter 3a mit einer Bandbreite von 20 MHz kombiniert und der zweite A/D-Wandler 4b des zweiten Messkanalpfades MK1b als Wandler mit 12 Ms/s, 18-bit und mit einem Antialiasing-Filter 3b mit einer Bandbreite von 1MHz kombiniert. Der erste A/D-Wandler 4a hat damit eine höhere Zeitauflösung (100 Megasample pro Sekunde) als der zweite A/D-Wandler 4b (12 Megasample pro Sekunde). Dafür hat der erste A/D-Wandler eine niedrigere Amplitudenauflösung (14-bit, also 16.384 Quantisierungsstufen) als der zweite A/DWandler 4b (18-bit, also 262.144 Quantisierungsstufen). Natürlich sind auch andere Zeitauf-In an exemplary embodiment of the measuring device 1, the first A/D converter 4a in the first measuring channel path MK1a is designed as a converter with 100 MS/s, 14-bit and combined with an anti-aliasing filter 3a with a bandwidth of 20 MHz, and the second A/D converter 4b of the second measuring channel path MK1b is designed as a converter with 12 Ms/s, 18-bit and combined with an anti-aliasing filter 3b with a bandwidth of 1 MHz. The first A/D converter 4a therefore has a higher time resolution (100 megasamples per second) than the second A/D converter 4b (12 megasamples per second). In return, the first A/D converter has a lower amplitude resolution (14-bit, i.e. 16,384 quantization levels) than the second A/D converter 4b (18-bit, i.e. 262,144 quantization levels). Of course, other time-

lösungen und Amplitudenauflösungen denkbar und möglich. solutions and amplitude resolutions are conceivable and possible.

Die Zeitauflösung und/oder die Amplitudenauflösung eines A/D-Wandlers 4a, 4b, vorzugsweise jedes A/D-Wandlers 4a, 4b, in einem Messkanal K1 des Messgeräts 1 können auch einstellbar sein. Beispielsweise kann das Messgerät 1 eine Nutzerschnittstelle 6 aufweisen, wie in der Ausführung der Fig.2 dargestellt, über die die Zeitauflösung und/oder die Amplitu-The time resolution and/or the amplitude resolution of an A/D converter 4a, 4b, preferably of each A/D converter 4a, 4b, in a measuring channel K1 of the measuring device 1 can also be adjustable. For example, the measuring device 1 can have a user interface 6, as shown in the embodiment of Fig.2, via which the time resolution and/or the amplitude

denauflösung eines A/D-Wandlers 4a, 4b konfiguriert werden kann. Über diese resolution of an A/D converter 4a, 4b can be configured. This

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Nutzerschnittstelle 6 könnte auch ein Antialiasing-Filter 3a, 3b konfiguriert werden, beispiels-User interface 6 could also configure an antialiasing filter 3a, 3b, for example

weise die Bandbreite des Filters. the bandwidth of the filter.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die A/D-Wandler 4a, 4b im ersten und zweiten Messkanalpfad MK1a, MK1b zeitlich synchronisiert sind. Das bedeutet, dass die Abtastzeitpunkte in den beiden A/D-Wandlern 4a, 4b synchron zueinander sind. Das ermöglicht zeitlich hoch synchronisierte Messwerte MW1a, MW1b in den beiden Messkanalpfaden MK1a, MK1b, was in der nachfolgenden Weiterverarbeitung der beiden Messwerte MW1a, MW1b vorteilhaft ist, Insbesondere, wenn man die beiden Messwerte MW1a, MW1b miteinander kombinieren oder in zeitlichen Bezug zueinander darstellen möchte. Die zeitliche Synchronisation lässt sich beispielsweise realisieren, in dem die beiden A/D-Wandler 4a, 4b im Messgerät 1 It is particularly advantageous if the A/D converters 4a, 4b in the first and second measuring channel path MK1a, MK1b are synchronized in time. This means that the sampling times in the two A/D converters 4a, 4b are synchronized with each other. This enables highly synchronized measured values MW1a, MW1b in the two measuring channel paths MK1a, MK1b, which is advantageous in the subsequent further processing of the two measured values MW1a, MW1b, especially if you want to combine the two measured values MW1a, MW1b with each other or display them in relation to each other in time. The temporal synchronization can be achieved, for example, by synchronizing the two A/D converters 4a, 4b in the measuring device 1

mit der gleichen synchronisierten Systemtaktrate getaktet werden. be clocked at the same synchronized system clock rate.

Im Messgerät 1 kann auch eine Recheneinheit 7 vorgesehen sein, wie in Fig.2 dargestellt, beispielsweise eine mikroprozessorbasierte Hardware oder ein integrierter Schaltkreis, wie ein Field Programmable Gate Array (FPGA) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Die Recheneinheit 7 kann auch die Verbindung des Messkanals K1 zu ei-A computing unit 7 can also be provided in the measuring device 1, as shown in Fig.2, for example a microprocessor-based hardware or an integrated circuit, such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) or an application-specific integrated circuit (ASIC). The computing unit 7 can also connect the measuring channel K1 to a

nem Datenbus herstellen. a data bus.

Die Recheneinheit 7 kann auch mit einer Speichereinheit 9 ausgeführt sein. Die Speichereinheit 9 kann aber auch als separater Bauteil im Messgerät 1 enthalten sein und gegebenenfalls mit der Recheneinheit 7 verbunden sein. Die Speichereinheit 9 ermöglicht es, digitalisierte Messwerte MW1a, MW1b zwischenzuspeichern und zwischengespeicherte Messwerte MWA1A, MW1b über den Messkanalausgang A1 auszugeben, beispielswiese in größeren Da-The computing unit 7 can also be designed with a storage unit 9. The storage unit 9 can also be included as a separate component in the measuring device 1 and, if necessary, connected to the computing unit 7. The storage unit 9 makes it possible to temporarily store digitized measured values MW1a, MW1b and to output temporarily stored measured values MWA1A, MW1b via the measuring channel output A1, for example in larger data

tenpaketen über einen Datenbus. packets over a data bus.

Die Nutzerschnittstelle 6 kann auch mit der Recheneinheit 7 verbunden sein, sodass die Konfiguration eines A/D-Wandlers 4a, 4b und/oder eines Antialiasing-Filters 3a, 3b über die The user interface 6 can also be connected to the computing unit 7, so that the configuration of an A/D converter 4a, 4b and/or an antialiasing filter 3a, 3b can be carried out via the

Recheneinheit 7 erfolgen kann. Computing unit 7 can be used.

In zumindest einem Messkanalpfad MK1a, MK1b eines Messkanals K1 kann auch nach dem A/D-Wandler 4a, 4b eine digital Filtereinheit 5a, 5b vorgesehen sein, wie in Fig.2 dargestellt. Eine solche digitale Filtereinheit 5a, 5b kann als Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) oder Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR) ausgeführt sein, wobei das aber keine Einschränkung darstellt. Die digitale Filtereinheit 5a, 5b kann eine beliebige Filterfunktion realisieren, wie einen Hochpass oder Bandpass. Die digitalen Filtereinheitein 5a, 5b können über die Nutzerschnittstelle 6 oder über die Nutzerschnittstelle 6 und eine Recheneinheit 7 konfigu-In at least one measuring channel path MK1a, MK1b of a measuring channel K1, a digital filter unit 5a, 5b can also be provided after the A/D converter 4a, 4b, as shown in Fig.2. Such a digital filter unit 5a, 5b can be designed as a filter with a finite impulse response (FIR) or a filter with an infinite impulse response (IIR), although this does not represent a restriction. The digital filter unit 5a, 5b can implement any filter function, such as a high-pass or band-pass. The digital filter units 5a, 5b can be configured via the user interface 6 or via the user interface 6 and a computing unit 7.

rierbar sein, beispielsweise um eine Filtercharakteristik einzustellen. programmable, for example to set a filter characteristic.

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Am Messgerät 1 kann ein Triggereingang T1 vorgesehen sein, an dem ein externes Triggersignal TS1 anlegbar ist, wie in Fig.3 dargestellt. Das Triggersignal TS1 kann ein beliebiges A trigger input T1 can be provided on the measuring device 1, to which an external trigger signal TS1 can be applied, as shown in Fig.3. The trigger signal TS1 can be any

elektrisches Signal sein, beispielsweise ein elektrische Spannungsimpuls. Das Triggersignal TS1 kann ein analoges oder digitales Signal sein. Der Triggereingang T1 kann aber als eine Anbindung zu einem Datenbus ausgeführt sein und ein Triggersignal TS1 in Form einer über electrical signal, for example an electrical voltage pulse. The trigger signal TS1 can be an analogue or digital signal. The trigger input T1 can, however, be designed as a connection to a data bus and a trigger signal TS1 in the form of a

den Datenbus gesendeten Datennachricht erhalten. receive the data message sent over the data bus.

Über das Triggersignal TS1 kann die Ausgabe von digitalen Messwerte MW1a, MW1b eines Messkanalpfades MK1a, MK1b getriggert werden, was auf unterschiedliche Weisen implementiert sein kann. Beispielsweise kann mit dem Triggersignal TS1 ein A/D-Wandler 4a, 4b ein oder ausgeschaltet werden oder es kann mit dem Triggersignal TS1 die Datenausgabe von gespeicherten digitalen Messwerten MW1a, MW1b über den Messkanalausgang A1 an-The trigger signal TS1 can be used to trigger the output of digital measured values MW1a, MW1b of a measuring channel path MK1a, MK1b, which can be implemented in different ways. For example, the trigger signal TS1 can be used to switch an A/D converter 4a, 4b on or off, or the trigger signal TS1 can be used to trigger the data output of stored digital measured values MW1a, MW1b via the measuring channel output A1.

gestoßen oder gestoppt werden. pushed or stopped.

Der Triggereingang T1 ist hierfür beispielsweise mit der Recheneinheit 7 oder der Speichereinheit 9 verbunden. Die A/D-Wandler 4a, 4b wandeln das analoge elektrische Signal S1 kontinuierlich und die erzeugten digitalen Messwerte MW1a, MW1b zumindest eines Messkanalpfades MK1a, MK1b werden in einer Speichereinheit 9 zwischengespeichert, gegebenenfalls auch in einem Ringbuffer. Über das Triggersignal TS1 wird die Ausgabe der erzeugten gespeicherten digitalen Messwerte MW1a, MW1b des Messkanalpfades MK1a, MK1b für eine vorgegebene Zeitdauer angestoßen. Das kann auch ohne vorherige Zwischenspeicherung in einer Speichereinheit 9 erfolgen, indem die Datenausgabe eines Messkanalpfades For this purpose, the trigger input T1 is connected, for example, to the computing unit 7 or the storage unit 9. The A/D converters 4a, 4b convert the analog electrical signal S1 continuously and the generated digital measured values MW1a, MW1b of at least one measuring channel path MK1a, MK1b are temporarily stored in a storage unit 9, possibly also in a ring buffer. The trigger signal TS1 triggers the output of the generated stored digital measured values MW1a, MW1b of the measuring channel path MK1a, MK1b for a predetermined period of time. This can also be done without prior intermediate storage in a storage unit 9 by the data output of a measuring channel path

MK1a, MK1b über den Messkanalausgang A1 für eine vorgegebene Zeitdauer aktiviert wird. MK1a, MK1b is activated via the measuring channel output A1 for a specified period of time.

Der Triggereingang T1 kann aber auch mit dem A/D-Wandler 4a im ersten Messkanalpfad MK1a oder mit dem zweiten A/D-Wandler 4b im zweiten Messkanalpfad MK1b verbunden sein (wie in Fig.3 gestrichelt angedeutet), vorzugsweise mit dem A/D-Wandler 4a, 4b mit der höheren Zeitauflösung, und steuert diesen A/D-Wandler 4a, 4b an. Über das Triggersignal TS1 kann der damit angesteuerte A/D-Wandler 4a, 4b aktiviert werden. Das bedeutet, dass der A/D-Wandler 4a, 4b normalerweise inaktiv ist, also keine A/D-Wandlung ausführt. Erst wenn ein Triggersignal TS1, beispielsweise ein Impuls, von extern an den Triggereingang T1 angelegt wird, wird der damit angesteuerte A/D-Wandler 4a, 4b im ersten oder zweiten Messkanalpfad MK1a, MK1b für eine vorgegebene Zeitdauer aktiviert. Me die erfassten The trigger input T1 can also be connected to the A/D converter 4a in the first measuring channel path MK1a or to the second A/D converter 4b in the second measuring channel path MK1b (as indicated by dashed lines in Fig.3), preferably to the A/D converter 4a, 4b with the higher time resolution, and controls this A/D converter 4a, 4b. The A/D converter 4a, 4b controlled by it can be activated via the trigger signal TS1. This means that the A/D converter 4a, 4b is normally inactive, i.e. does not carry out any A/D conversion. Only when a trigger signal TS1, for example a pulse, is applied externally to the trigger input T1, is the A/D converter 4a, 4b controlled by it in the first or second measuring channel path MK1a, MK1b activated for a predetermined period of time. Me the recorded

Messwerte MW1a, MW1b dabei ausgegeben werden, spielt hier aber keine Rolle. However, it does not matter whether the measured values MW1a and MW1b are output.

Das Triggersignal TS1 kann beispielsweise dazu genutzt werden, Messwerte MW1a, MW1b mit hoher Zeitauflösung nur dann zu erzeugen, wenn es im analogen elektrischen Signal S1 transiente Vorgänge gibt, die man erfassen möchte. Damit kann auch die ausgegebene Da-The trigger signal TS1 can be used, for example, to generate measured values MW1a, MW1b with high time resolution only when there are transient processes in the analog electrical signal S1 that one wants to record. This also allows the output data

tenmenge reduziert werden. Das ermöglicht auch eine Oszilloskopfunktion mit den This also enables an oscilloscope function with the

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getriggerten Messwerten MW1a, MW1b, wobei die Triggerung auf ein bestimmtes Ereignis im analogen elektrischen Signal S1, beispielsweise ein emulierter Fehlerfall wie Phasenbruch oder Kurzschluss in einem Elektromotor, oder auf das Einbringen von definierten Stör-triggered measured values MW1a, MW1b, whereby the triggering is based on a specific event in the analog electrical signal S1, for example an emulated fault such as a phase break or short circuit in an electric motor, or on the introduction of defined disturbances.

signalen in das analoge elektrische Signal S1 abgestimmt sein kann. signals into the analog electrical signal S1.

In einer anderen Ausgestaltung ist im Messgerät 1 eine Triggereinheit 8 vorgesehen, wie in Fig.4 dargestellt. Wie die erfassten Messwerte MW1a, MW1b vom Messgerät 1 ausgegeben werden, spielt hier aber keine Rolle. Die Triggereinheit 8 kann auch zusätzlich zu einer Recheneinheit 7 und/oder Speichereinheit 9 vorgesehen sein. Die Triggereinheit 8 kann auch in der Recheneinheit 7, sofern vorhanden, integriert sein, oder als auf der Recheneinheit 7 lau-In another embodiment, a trigger unit 8 is provided in the measuring device 1, as shown in Fig.4. How the recorded measured values MW1a, MW1b are output by the measuring device 1 is not important here. The trigger unit 8 can also be provided in addition to a computing unit 7 and/or storage unit 9. The trigger unit 8 can also be integrated in the computing unit 7, if present, or can be run as a memory unit on the computing unit 7.

fenden Software ausgeführt sein. running software.

Die Triggereinheit 8 erhält das elektrische Signal S1 und leitet aus dem Signal S1 nach einem vorgegebenen Triggerkriterium ein Triggersignal TS1 ab und gibt das Triggersignal TS1 an einem Triggersignalausgang TA1 der Triggereinheit 8 aus. Der Triggereinheit 8 kann grundsätzlich das analoge elektrische Signal S1 oder das gefilterte elektrische Signal S1r (wie in Fig.4 gestrichelt angedeutet) zugeführt werden, vorzugsweise aber das digitalisierte Signal S1 eines Messkanalpfades MK1a, Mk1b in Form der digitalen Messwerte MW1a, MW1b. Das Triggerkriterium kann beispielsweise eine Spannungs- oder Stromschwelle sein, oder ein bestimmte zeitliche Änderungsrate des elektrischen Signals S1, um zeitlich transiente Signalverläufe zu erfassen. Das kann beispielsweise dazu genutzt werden, Messwerte MW1a, MW1b mit hoher Zeitauflösung nur dann zu erzeugen, wenn es im analogen elektrischen Signal $1 transiente Vorgänge gibt, die man erfassen möchte. Das in der Triggereinheit 8 erzeugte Triggersignal TS1 kann genauso verwendet werden, wie oben in Bezug auf die Fig.3 beschrieben. Der Triggersignalausgang TA1 der Triggereinheit 8 kann hierzu mit einer Recheneinheit 7, einer Speichereinheit 9 oder mit einem A/D-Wandler 4a, 4b im Messkanal K1, vorzugsweise mit dem A/D-Wandler 4a, 4b mit der höheren Zeitauflösung, verbunden sein und steuert die Recheneinheit 7 oder Speichereinheit 9 oder diesen A/D-Wandler The trigger unit 8 receives the electrical signal S1 and derives a trigger signal TS1 from the signal S1 according to a predetermined trigger criterion and outputs the trigger signal TS1 at a trigger signal output TA1 of the trigger unit 8. The trigger unit 8 can in principle be fed with the analog electrical signal S1 or the filtered electrical signal S1r (as indicated by the dashed line in Fig. 4), but preferably the digitized signal S1 of a measuring channel path MK1a, Mk1b in the form of the digital measured values MW1a, MW1b. The trigger criterion can be, for example, a voltage or current threshold, or a certain temporal rate of change of the electrical signal S1 in order to record temporally transient signal curves. This can be used, for example, to generate measured values MW1a, MW1b with high time resolution only when there are transient processes in the analog electrical signal $1 that one would like to record. The trigger signal TS1 generated in the trigger unit 8 can be used in the same way as described above with reference to Fig.3. The trigger signal output TA1 of the trigger unit 8 can be connected to a computing unit 7, a storage unit 9 or to an A/D converter 4a, 4b in the measuring channel K1, preferably to the A/D converter 4a, 4b with the higher time resolution, and controls the computing unit 7 or storage unit 9 or this A/D converter.

4a, 4b zur Ausgabe von digitalen Messwerten MW1a, MW1b an. 4a, 4b for output of digital measured values MW1a, MW1b.

Falls im Messgerät 1 mehrere Messkanäle K1, ..., Kn vorgesehen sind, dann können mehrere dieser Messkanäle, vorzugsweise auch alle Messkanäle K1, ..., Kn wie in Fig.5, wie oben mit Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 erläutert ausgeführt sein. Dabei können bedarfsweise auch mehrere Triggereingänge T1, ..., Tn oder auch mehrere Triggereinheiten 8, pro so implementierten Messkanal K1, ..., Kn je einer, vorgesehen sein. Ebenso können auch mehrere Recheneinheiten 7 oder Speichereinheiten 9 vorgesehen sein. In Fig.5 sind keine Triggereinheiten 8 oder Triggereingänge T1, T2 dargestellt, könnten aber natürlich vorgesehen sein. Ebenso sind in Fig.5 keine digitale Filtereinheit 5a, 5b dargestellt, obwohl If several measuring channels K1, ..., Kn are provided in the measuring device 1, then several of these measuring channels, preferably also all measuring channels K1, ..., Kn, can be designed as in Fig.5, as explained above with reference to Figures 1 to 4. If required, several trigger inputs T1, ..., Tn or several trigger units 8 can also be provided, one for each measuring channel K1, ..., Kn implemented in this way. Likewise, several computing units 7 or storage units 9 can also be provided. No trigger units 8 or trigger inputs T1, T2 are shown in Fig.5, but could of course be provided. Likewise, no digital filter unit 5a, 5b is shown in Fig.5, although

auch diese in den Messkanälen K1, K2 vorgesehen sein könnten. These could also be provided in the measuring channels K1, K2.

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Die Antialiasing-Filter 3a, 3b in den einzelnen Messkanälen K1, K2 müssen auch nicht gleich ausgeführt oder konfiguriert sein. Das gilt gleichermaßen auch für die A/D-Wandler 4a, 4b The antialiasing filters 3a, 3b in the individual measuring channels K1, K2 do not have to be designed or configured the same. This also applies to the A/D converters 4a, 4b

und/oder für mögliche digitale Filtereinheiten 5a, 5b. and/or for possible digital filter units 5a, 5b.

Bei einem Messgerät 1 mit zumindest zwei Messkanälen K1, K2, wie in Fig.5, kann ein Messkanal K1 zur Messung einer elektrischen Spannung als erstes analoges elektrisches Signal S1 und der andere Messkanal K2 zur Messung eines elektrischen Stromes als zweites analoges elektrisches Signals S2 verwendet werden. Die Messwerte mit hoher Amplitudenauflösung, beispielsweise die Messwerte MW1b, MW2b im zweiten Messkanalpfad MK1b, MK2b können dann kombiniert werden, um daraus hochgenau eine elektrische Leitung zu bestimmen. Parallel können die Messwerte mit hoher Zeitauflösung, beispielsweise die Messwerte MW1a, MW2a im jeweiligen ersten Messkanalpfad MK1a, MK2a verwendet werden, um zusätzlich transiente Signalverläufe zu untersuchen und/oder darzustellen. Das kann aufgrund der parallelen Messkanalpfade MK1a, MK1b und MK2a, MK2b mit hoher zeitlicher Synchronität zur ermittelten Leistung erfolgen. Die Messwerte mit hoher Zeitauflösung, beispielsweise die Messwerte MW1a, MW2a im jeweiligen ersten Messkanalpfad MK1a, MK2a, können auch verwendet werden, um die Leistungsbestimmung während zeitlich transienter Signalverläufen zu unterstützen. Hierzu kann auch ein Trigger wie oben beschrieben In a measuring device 1 with at least two measuring channels K1, K2, as in Fig.5, one measuring channel K1 can be used to measure an electrical voltage as the first analog electrical signal S1 and the other measuring channel K2 can be used to measure an electrical current as the second analog electrical signal S2. The measured values with high amplitude resolution, for example the measured values MW1b, MW2b in the second measuring channel path MK1b, MK2b, can then be combined to determine an electrical line with high precision. In parallel, the measured values with high time resolution, for example the measured values MW1a, MW2a in the respective first measuring channel path MK1a, MK2a, can be used to additionally examine and/or display transient signal curves. This can be done with high temporal synchronicity to the determined power due to the parallel measuring channel paths MK1a, MK1b and MK2a, MK2b. The measured values with high time resolution, for example the measured values MW1a, MW2a in the respective first measuring channel path MK1a, MK2a, can also be used to support the power determination during temporally transient signal curves. A trigger as described above can also be used for this purpose.

vorgesehen sein. be provided.

Die Kombination der Messwerte MW1b, MW2b kann im Messgerät 1 erfolgen, beispielsweise in der Recheneinheit 7. In diesem Fall kann das Messgerät 1 auch eine elektrische Leistung ausgeben. Die Kombination der Messwerte MW1b, MW2b kann aber auch in einer The combination of the measured values MW1b, MW2b can be carried out in the measuring device 1, for example in the computing unit 7. In this case, the measuring device 1 can also output an electrical power. The combination of the measured values MW1b, MW2b can also be carried out in a

externen Auswerteinheit 10 erfolgen, wie in der Ausführung nach Fig.5. external evaluation unit 10, as in the embodiment according to Fig.5.

In der Ausführung der Fig.5 werden die digitalen Messwerte MW1a, MW1b, MW2a, MW2b von den Messkanalausgängen A1, A2 aller Messkanäle K1, K2 über einen Datenbus 11 übertragen. Es könnte aber auch nur ein Messkanalausgang A für alle Messkanäle K1, K2 In the embodiment of Fig.5, the digital measured values MW1a, MW1b, MW2a, MW2b are transmitted from the measuring channel outputs A1, A2 of all measuring channels K1, K2 via a data bus 11. However, only one measuring channel output A could be used for all measuring channels K1, K2.

vorgesehen sein. be provided.

Die Übertragung der Messwerte MW1a, MW1b, MW2a, MW2b zur Auswerteeinheit 10 könnte auch galvanisch getrennt ausgeführt sein, um eine hohe elektrische Isolation zum The transmission of the measured values MW1a, MW1b, MW2a, MW2b to the evaluation unit 10 could also be galvanically isolated in order to ensure a high electrical insulation to the

analogen elektrischen Signal S1 zu erzielen. analog electrical signal S1.

Mit Fig.6 ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Messgeräts 1 am Beispiel einer Leistungsmessung an einem Elektromotor 12 dargestellt. Der Elektromotor 12 wird von einem Fig.6 shows a use of the measuring device 1 according to the invention using the example of a power measurement on an electric motor 12. The electric motor 12 is driven by a

Stromrichter 11 dreiphasig mit elektrischen Phasenspannungen U1, U2, U3 und Phasenströmen 11, 12, 13 angesteuert. Zur Bestimmung der elektrischen Leistung in jeder Phase sind die Power converter 11 is controlled three-phase with electrical phase voltages U1, U2, U3 and phase currents 11, 12, 13. To determine the electrical power in each phase, the

Phasenspannungen U1, U2, U3 und Phasenströmen 11, 12, 13 zu messen. Die Phase voltages U1, U2, U3 and phase currents 11, 12, 13. The

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Phasenspannungen U1, U2, U3 werden einem Signalwandler 13 (beispielsweise ein Spannungsteiler wie in Fig.6 gestrichelt angedeutet) zugeführt, in dem die hohen Spannungen auf niedrige Spannungen gewandelt werden. Die gewandelten niedrigen Spannungen stellen die analogen elektrischen Signale S1, $2, S3 dar. Die Phasenströmen 11, 12, 13 werden mit Stromwandlern W1, W2, W3 erfasst, und gegebenenfalls dabei schon auf niedrigere Ströme Phase voltages U1, U2, U3 are fed to a signal converter 13 (for example a voltage divider as shown in dashed lines in Fig.6), in which the high voltages are converted to low voltages. The converted low voltages represent the analog electrical signals S1, $2, S3. The phase currents 11, 12, 13 are recorded with current transformers W1, W2, W3, and if necessary converted to lower currents.

gewandelt, um die analogen elektrischen Signale S4, S5, S6 zu erhalten. Die derart erzeug-converted to obtain the analog electrical signals S4, S5, S6. The thus generated

ten analogen elektrischen Signale $S1, ..., S6 werden einem erfindungsgemäßen Messgerät 1 mit zumindest sechs Messkanälen K1, ..., K6 zugeführt. Analog dazu könnten die analogen elektrischen Signale S1, ..., S6 auch mehreren erfindungsgemäßen Messgeräten 1 mit entsprechend weniger Messkanälen K1, ..., K6 zugeführt werden, beispielsweise zwei Mess-The analog electrical signals $S1, ..., S6 are fed to a measuring device 1 according to the invention with at least six measuring channels K1, ..., K6. Analogously, the analog electrical signals S1, ..., S6 could also be fed to several measuring devices 1 according to the invention with correspondingly fewer measuring channels K1, ..., K6, for example two measuring

geräten 1 mit jeweils drei Messkanälen K1, K2, K3. Zumindest einer der Messkanäle K1, ..., K6, vorzugsweise alle Messkanäle K1, ..., K6, ist wie oben mit Bezugnahme auf eine der Fig.1 bis 4 ausgeführt. Damit erzeugt zumindest einer der Messkanäle K1, ..., K6, vorzugsweise alle Messkanäle K1, ..., K6 (wie in Fig.6), Messwerte MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b mit unterschiedlicher Zeitauflösung und Amplitudenauflösung. In der Ausführung nach Fig.6 werden die Messwerte MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b galvanisch getrennt über Lichtwellenleiter an die Auswerteeinheit 10 übertragen. In der Auswerteeinheit 10 werden aus den Messwerten MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b die gesuchten elektrischen Leistungen P1, P2, P3 ermittelt. devices 1, each with three measuring channels K1, K2, K3. At least one of the measuring channels K1, ..., K6, preferably all measuring channels K1, ..., K6, is designed as above with reference to one of Fig.1 to 4. At least one of the measuring channels K1, ..., K6, preferably all measuring channels K1, ..., K6 (as in Fig.6), thus generates measured values MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b with different time resolution and amplitude resolution. In the design according to Fig.6, the measured values MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b are transmitted galvanically isolated via optical fibers to the evaluation unit 10. In the evaluation unit 10, the required electrical powers P1, P2, P3 are determined from the measured values MW1a, MW1b, ..., MW6a, MW6b.

Es sei angemerkt, dass die analogen elektrischen Signale S1, S2, S3, auch im Ausführungsbeispiel nach Fig.6, auch massefrei an das Messgerät 1 übertragen werden könnten, um eine hohe elektrische Isolation zur Schutzerde zu erhalten. In diesem Fall kann es auch erforderlich sein, die Phasenspannungen U1, U2, U3 aufeinander bezogen zu erfassen, wenn es kein Referenzpotential, wie Masse oder einen Neutralleiter, gibt. Dabei könnten beispielsweise in den Messkanälen K1, K2, K3 Spannungen U12, U13, U23 erfasst werden. Das än-It should be noted that the analog electrical signals S1, S2, S3, also in the embodiment according to Fig.6, could also be transmitted to the measuring device 1 without ground in order to obtain a high level of electrical insulation from the protective earth. In this case, it may also be necessary to record the phase voltages U1, U2, U3 in relation to one another if there is no reference potential, such as ground or a neutral conductor. For example, voltages U12, U13, U23 could be recorded in the measuring channels K1, K2, K3. The change

dert aber nichts am Aufbau des Messgeräts 1. but does not change the structure of the measuring device 1.

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Claims

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1. Measuring device for measuring an analog electrical signal ($S1), in particular an electrical voltage or an electrical current, wherein the analog electrical signal ($1) is digitized in an A/D converter (4a, 4b) and the digitized value represents the measured value (MW1a, MW1b) of the analog electrical signal ($1), characterized in that the analog electrical signal (S1) can be applied to a first measuring channel input (E1) of a first measuring channel (K1) of the measuring device (1), that the measuring channel input (E1) is connected to a first measuring channel path (MK1a) and a second measuring channel path (MK1b) in the measuring device (1), that an anti-aliasing filter (3a, 3b) is provided in each of the first measuring channel path (MK1a) and in the second measuring channel path (MK1b) in order to convert the analog electrical signal (S$1) in the first and second measuring channel paths into anti-aliasing filters when an analog electrical signal (S1) is present. (MK1a, MK1b) with the respective anti-aliasing filter (3a, 3b) to filter each of the two analog electrical signals (S1r), that in the first and second measuring channel path (MK1a, MK1b) after the anti-aliasing filter (3a, 3b) an A/D converter (4a, 4b) with a predetermined time resolution and a predetermined amplitude resolution is provided in order to digitize the filtered analog electrical signal (S1r) in the first and second measuring channel path (MK1a, MK1b) when an analog electrical signal ($S1) is present, that in the first measuring channel path (MK1a) the time resolution of the A/D converter (3a) is greater than the time resolution of the A/D converter (3b) in the second measuring channel path (MK1b) and in the first measuring channel path (MK1a) the amplitude resolution of the A/D converter (3a) is lower, than the amplitude resolution of the A/D converter (3b) in the second measuring channel path (MK1b) in order to obtain a first digital measured value (MW1a) of the analog electrical signal (S1) with high time resolution and a second digital measured value (MW1b) of the analog electrical signal (S1) with high amplitude resolution when an analog electrical signal ($S1) is present, and that the measuring device (1) is set up to

first digital measured value (MW1a) and the second digital measured value (MW1b).

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the A/D converters (4a,

4b) in the first and second measuring channel path (MK1a, MK1b) are synchronized in time.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that a trigger input (T1) is provided on the measuring device (1) and a trigger signal (TS1) can be applied to the trigger input (T1) or a trigger unit (8) is provided in the measuring device (1) which, when an analog electrical signal (S1) is present, generates a trigger signal from the analog electrical signal (S1) or the filtered analog electrical signal (S1:) or from the digital measured value (MW1a,

MW1b) of one of the measuring channel paths (MK1a, MK1b) according to a specified

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Trigger criterion derives a trigger signal (TS1), wherein the trigger signal (TS1) triggers the output of the first digital measured values (MK1a) or the second digital measured values (MK1b) for a

specified period of time is triggered.

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the trigger input (T1) or the trigger unit (8) is connected to a computing unit (7) and the computing unit (7) is set up to receive digital measured values (MW1a, MW1b) from the A/D converter (4a, 4b) in the first or second measuring channel path (MK1a, MK1b) and to process the received digital measured values (MW1a, MW1b) upon receipt of a trigger signal (TS1) at the trigger input (T1) or from

the trigger unit (8) for the specified period of time.

5. Measuring device according to claim 3, characterized in that the trigger input (T1) or the trigger unit (8) is connected to a storage unit (9) and the storage unit (9) is set up to receive and temporarily store digital measured values (MW1a, MW1b) from the A/D converter (4a, 4b) in the first or second measuring channel path (MK1a, MK1b) and to output the received digital measured values (MW1a, MW1b) upon receipt of a trigger signal (TS1) at the trigger input (T1) or from the trigger unit (8) for the predetermined period of time.

ben.

6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the memory unit (9) is connected to a computing unit (7) of the measuring device (1) and the computing unit (7) is arranged to receive the trigger signal (TS1) and the computing unit (7) is arranged

is to control the storage unit (9) to output the digital measured values.

7. Measuring device according to claim 3, characterized in that the trigger input (T1) or the trigger unit (8) is connected to the A/D converter (4a, 4b) in the first measuring channel path (MK1a) or in the second measuring channel path (MK1b) and a trigger signal (TS1) applied to the trigger input (T1) or received from the trigger unit (8) triggers the A/D converter (4a, 4b) in the first measuring channel path (MK1a) and/or second measuring channel path (MK1b) for a pre-

activated for a given period of time.

8. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring device (1) has at least one further measuring channel input (E2) and a further measuring channel (K2) connected thereto, and the at least one further measuring channel (K2) is designed like the first measuring channel (K1).

9. Measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the

Time resolution and/or the amplitude resolution of an A/D converter (4a, 4b), preferably

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each A/D converter (4a, 4b), in a measuring channel (MK1a, MK1b) of the measuring device (1)

is adjustable.

10. Method for measuring an analog electrical signal ($1), in particular an electrical voltage or an electrical current, wherein the analog electrical signal ($1) is digitized in an A/D converter (4a, 4b) and the digitized value represents the measured value (MW1a, MW1b) of the analog electrical signal ($1), characterized in that the analog electrical signal (S1) is applied to a first measuring channel input (E1) of a first measuring channel (K1) of the measuring device (1), that the applied analog electrical signal ($1) is filtered in a first measuring channel path (MK1a) and in a second measuring channel path (MK1b) of the first measuring channel (K1) each with an anti-aliasing filter (3a, 3b), and that the filtered analog electrical signal (S1r) in the first measuring channel path (MK1a) and second measuring channel path (MK1b) each with an A/D converter (4a, 4b) is digitized with a predetermined time resolution and a predetermined amplitude resolution, wherein the time resolution of the A/D converter (4a) in the first measuring channel path (MK1a) is greater than the time resolution of the A/D converter (4b) in the second measuring channel path (MK1b) and the amplitude resolution of the A/D converter (4a) in the first measuring channel path (MK1a) is lower than the amplitude resolution of the A/D converter (4b) in the second measuring channel path (MK1b) in order to obtain a first digital measured value (MW1a) of the analog electrical signal (S1) with high time resolution and a second digital measured value (MW1b) of the analog electrical signal ($1) with high amplitude resolution

and spend.

11. Method according to claim 10, characterized in that the A/D converters (4a,

12. Method according to claim 10 or 11, characterized in that a trigger signal (TS1) is applied to a trigger input (T1) on the measuring device (1) or a trigger signal (TS1) is derived from the analog electrical signal (S1) or the filtered analog electrical signal (S1r) or from the digital measured value (MW1a, MW1b) of one of the measuring channel paths (MK1a, MK1b) according to a predetermined trigger criterion using a trigger unit (8) in the measuring device (1), wherein the output of the first digital measured values (MW1a, MW1b) or the second digital measured values (MW1a, MW1b) is controlled with the trigger signal (TS1).

is triggered for a specified period of time.

13. Method according to claim 12, characterized in that a computing unit (7) of the measuring device (1) receives digital measured values (MW1a, MW1b) from one of the A/D converters (4a, 4b) in one of the measuring channel paths (MK1a, MK1b) and the received digital measured values

(MW1a, MW1b) upon receipt of a trigger signal (TS1) at the trigger input (T1) or from the

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Trigger unit (8) for the specified period of time from the computing unit (7)

the.

14. Method according to claim 12, characterized in that a storage unit (9) receives and temporarily stores digital measurement values (MW1a, MW1b) from one of the A/D converters (4a, 4b) in one of the measurement channel paths (MK1a, MK1b) and stores the received digital measurement values (MW1a, MW1b) for the predetermined period of time from the storage unit (9) upon receipt of a trigger signal (TS1) at the trigger input (T1) or from the trigger unit (8).

be issued.

15. Method according to claim 14, characterized in that the memory unit (9) for outputting the digital measured values (MW1a, MW1b) is controlled by a computing unit (7) of the measuring device (1), which receives the trigger signal (TS1).

16. The method according to claim 12, characterized in that the trigger signal (TS1) activates the A/D converter (4a) in the first measuring channel path (MK1a) or the A/D converter (4b) in the second measuring channel path (MK1b) for the predetermined period of time.

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