Zeitkonstante

Was ist eine Zeitkonstante und was wird durch die Zeitkonstante definiert?

Die Zeitkonstante definiert den Zeitraum, in dem sich ein Signal auf 1/e (d.h. rund 37 %) des Ausgangssignals reduziert. Sie wird bestimmt durch den Zeitkonstantenwiderstand und den Bereichskondensator (add link to Glossary "Bereichskondensator").

Die Zeitkonstante definiert die Grenzfrequenz der Hochpass-Charakteristik des Ladungsverstärkers. Viele Ladungsverstärker erlauben das Umschalten zwischen verschiedenen Zeitkonstanten, typischerweise dargestellt in "Short" oder "Long".

Was bedeutet es, wenn Zeitkonstante "Long" gewählt wird?

Lange Zeitkonstanten ("Long") ermöglichen das Erfassen von tieffrequenten Signalen und decken damit einen großen Frequenzbereich ab. Das Messen mit einer langen Zeitkonstante wird als "quasi-statisch" bezeichnet. Allerdings tritt dabei Drift, d.h. eine unerwünschte Änderung des Ausgangssignals, auf. Die Gründe für einen Drift sind vielfältig, häufig sind es kleinste Leckströme im Ladungsverstärker, die dieses Phänomen hervorrufen.

Die Zeitkonstante "Long" wird meist bei der Verwendung von piezoelektrischen Kraftsensoren gewählt, wenn das ganze Frequenzspektrum inklusive tieffrequenten Signalanteilen von Interesse ist oder wenn ein einigermaßen statisches Signal über eine längere Zeit gemessen werden soll

Was bedeutet es, wenn Zeitkonstante "Short" gewählt wird?

Die oben beschriebene Signaldrift kann durch die Auswahl der Zeitkonstante "Short" verhindert werden. Im Gegenzug ist es aber nicht mehr möglich tieffrequente Signale zu erfassen, weil eine kurze Zeitkonstante dies nicht ermöglicht. Das Messen mit kurzen Zeitkonstanten wird als "dynamisch" bezeichnet.

Bei dynamischen oder transienten Messvorgängen, beispielsweise beim Messen von Vibrationen mit Beschleunigungssensoren, wird die Zeitkonstante "Short" gewählt.

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