Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Berechnungsvorschrift für Sensor automatisch finden


von David (Gast)


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Hallo,

ich wollte mal fragen, ob jemand ein Programm kennt, das mir automatisch 
eine Berechnungsvorschrift für einen Sensor generieren kann?

Mir liegen Messergebnisse von Referenzsensoren vor. Mein 
selbstentwickelter Sensor liefert allerei Messdaten. Es wurden 
unterschiedliche Messungen durchgeführt, wie Ermittlung der 
Sensitivität, Langzeitstabilität sowie Verhalten auf Feuchte- und 
Temperatureinfluss.

Für jede der Messungen finde ich mit der Hand am langen Arm 
Berechnungsvorschriften, mit denen ich den einen oder anderen Einfluss 
kompensieren kann, allerdings benötige ich eine einzelne Vorschrift, die 
mir aus den Sollgrößen und den gemessenen Größen eine allgemeingültige 
Vorschrift mit dem besten Ergebnis liefert. Ich(wir) konnte(n) hier 
bisher noch keine Systematik identifizieren.

Gibt es KI-Programme o.ä., mit denen ich das bewerkstelligen kann? Die 
ich also mit meinen Sensoreingangsdaten von meinem untersuchten Sensor 
füttern kann und denen ich als Ausgangsgröße die Messwerte meiner 
Referenzsensoren übergebe, die mir dann eine Berechnungsvorschrift zu 
meinem Sensor liefern können?

Ich hatte bereits von Programmen wie SNNS gelesen, weiß aber noch nicht 
ob das das richtige Werkzeug ist. Hat hier jemand Erfahrungen mit 
solchen Lösungen?

Vielen Dank für eure Antworten.

von Obi (Gast)


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Dass Du bisher keine Antwort erhalten hast, könnte auch daran liegen, 
dass Dein Text recht verschwurbelt klingt. Versuche die Fragestellung 
einfach nochmal mit anderen Worten! Meinst Du eine Sensorkennlinien- 
Linearisierung
oder was?

von Wolfgang (Gast)


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Obi schrieb:
> Meinst Du eine Sensorkennlinien-Linearisierung oder was?

Für mich hört sich das eher nach einem Programm zur Schätzung der 
nichtliearen Messmatrix des Sensors mit einem mehrdimensionalen 
Eingangsvektor (Messparameter, Zeit (langzeit), Störgrößen wie Feuchte- 
und Temperatur) an.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Wolfgang schrieb:
> Für mich hört sich das eher nach einem Programm zur Schätzung der
> nichtliearen Messmatrix des Sensors mit einem mehrdimensionalen
> Eingangsvektor (Messparameter, Zeit (langzeit), Störgrößen wie Feuchte-
> und Temperatur) an.

Ich glaube, er sagte: Gepriesen sind die Skifahrer...
Ich glaube, es ist mehr als Gleichnis zu sehen, es bezieht sich mehr auf 
die ganze Wintersportindustrie...

Oder doch was ganz anderes?

Gruss
WK

von David (Gast)


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Okay, also nochmal:

Es geht um die ganz allgemeine Frage, gibt es ein Programm, dass mir aus 
mehreren abhängigen und unabhängigen Signalen die mir ein Sensor 
liefert, gepaart mit den Signalen von Referenzsensoren eine 
Berechnungsvorschrift für meinen Sensor ableiten kann?

von Klaus R. (klara)


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Du denkst wohl an eine Glaskugel und etwas Magie. Liebe App, mach was 
ich will.

von David (Gast)


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Nein, aber bei sehr vielen abhängigen und unabhängigen Signalen die mir 
der Sensor liefert ist es einfach nicht mehr überschaubar welches Signal 
mit welchem verrechnet werden muss, um zum gewünschten Ergebnis zu 
kommen.
Ich bin sicher, dass ich nicht der erste bin, der vor einer solchen 
Aufgabe steht und das sich schon andere Leute in der Vergangenheit 
hierzu Gedanken gemacht haben.
Nun war die Frage in die Runde, ob da jemand Softwarelösungen kennt.

von David (Gast)


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Niemand hier, der sich in diesem Bereich auskennt?

von npn (Gast)


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Beschreib doch mal dein Anliegen so, daß man es verstehen kann.
Sag, was du für Daten von Vergleichsmessungen hast und sag auch, was du 
von den Sensoren für Werte bekommst. Und schlußendlich, was soll 
herauskommen?

Bring mal Daten auf den Tisch. Beispiele. So, daß man das auch 
nachvollziehen kann.

David schrieb:
> sehr vielen abhängigen und unabhängigen Signalen

sagt nicht viel aus. Das kann alles oder nichts bedeuten.
Wenn sich niemand was aus deinen viel zu allgemeinen Ausdrucksweisen 
herleiten kann, dann wirst du auch in Zukunft keine Antworten bekommen.

Zeig mal ein oder mehrere Beispiele, welche Daten du hast und was du dir 
als Ergebnis vorstellst.

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

wenn ich dich richtig verstanden habe, dann hast du einen Sensor, der 
eine Messgröße misst. Sprich, du kennst deren Referenzwert und den 
Messwert. Jetzt möchtest du den Sensor kalibrieren (damit der Messwert 
dem Referenzwert entspricht). Die Kalibrierung soll dabei dann auch 
gleich noch Störgrößen kompensieren wie z.B. wechselnden 
Umgebungstemperatur und ähnliches. Soweit korrekt?

Eine einfache aber aufwendige Möglichkeit dafür ist ein Lookup-Tabel. Um 
diesen zu verkleinern kann man den Abstand der Punkte vergrößern und 
dazwischen linear Interpolieren.
Wenn man ein mathematisches Modell des Sensors hat kann man die freien 
Parameter beim Kalibrieren mittels Ausgleichsrechnung (auch Fitten 
genannt) berechnen.
Wenn man überhaupt keinen Plan von seinem Sensor hat (das mathematische 
Modell unbekannt ist) kann man es durch eine Taylorreihenentwicklung 
annähern. Bedeutet in der Praxis, man nimmt Polynome und wählt den Grad 
so, damit die Näherung die gewünschten Anforderungen erfüllt.

Komplett fertige Programme wirst du dafür nicht finden, weil dafür die 
Anforderungen von jedem viel zu speziell sind und es viele Programme 
gibt, die mit 2-10 Befehlen die Rechnungen auführen können. Als einfachs 
Programm fällt mir da spontan GNUPlot ein. Etwas aufwendiger, dafür mit 
mehr Optionen gibt es Matlab und Mathematica. Und sonst vermutlich noch 
hunderte weitere.

Gruß Kai

PS: Um den Aufwand beim Kalibrieren in Grenzen zu halten bietet sich 
dann noch die statistische Versuchplanung an, wenn man viele 
Einflussgrößen hat.

: Bearbeitet durch User
von butsu (Gast)


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Wenn ein Sensor kreuzsensitiv auf andere Einflussgrößen reagiert, müssen 
diese Einflüsse natürlich mit gemessen und kompensiert werden.
Manchmal hat man bereits ein physikalisches Modell, dass in einer 
Kalibration parametrisiert wird. Alternativ werden ausreichend 
Stützstellen gemessen und ein beliebigeres Modell angefittet.
Eine generische Software wird es dafür eher nicht geben. Ziel ist es ja 
immer, diese Charakterisuerung / Kalibration so genau wie nötig und so 
kompakt wie möglich zu formulieren. Das hängt sehr vom Vorwissen über 
die Übertragungsfunktionen ab.

Um was für einen Sensor und um welche Kreuzsensitivitäten geht es denn?

von Wolfgang (Gast)


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Kai S. schrieb:
> Jetzt möchtest du den Sensor kalibrieren (damit der Messwert
> dem Referenzwert entspricht). Die Kalibrierung soll dabei dann auch
> gleich noch Störgrößen kompensieren wie z.B. wechselnden
> Umgebungstemperatur und ähnliches. Soweit korrekt?

Was du beschreibst, hat mit Kalibrierung wenig zu tun. Eine Kalibrierung 
stellt die Abweichungen der vom Messgerät gelieferten Werte zu einem 
geeigneten Normal fest.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kalibrierung

Damit ist noch kein Eingriff in die angezeigten Werte verbunden

von Fpgakuechle K. (Gast)


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David schrieb:
> Gibt es KI-Programme o.ä., mit denen ich das bewerkstelligen kann? Die
> ich also mit meinen Sensoreingangsdaten von meinem untersuchten Sensor
> füttern kann und denen ich als Ausgangsgröße die Messwerte meiner
> Referenzsensoren übergebe, die mir dann eine Berechnungsvorschrift zu
> meinem Sensor liefern können?

Es gibt evolutionäre algorithmen die besipielsweise Antennen (die ja 
auch nur EM-Sensoren sind) mit raffinierten Richtcharakteristik 
berechnen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Evolution%C3%A4rer_Algorithmus
https://ti.arc.nasa.gov/m/pub-archive/1244h/1244%20%28Hornby%29.pdf


David schrieb:
> Ich hatte bereits von Programmen wie SNNS gelesen

StuttgarterNeuronaleNetzeSimulator - Neuronale Netze muss man 
trainieren, die paar Referenzvektoren die du  erwähnst, scheinen ein 
bißchen wenig. Und ob das Problem sich mit einem neuronalen Netzwerk 
abbilden lässt ist auch fraglich.

MfG

von Mark B. (markbrandis)


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Dergute W. schrieb:
> Ich glaube, er sagte: Gepriesen sind die Skifahrer...
> Ich glaube, es ist mehr als Gleichnis zu sehen, es bezieht sich mehr auf
> die ganze Wintersportindustrie...

Selig sind die Sensoren, denn ihre Berechnungsvorschrift wird 
automatisch generiert werden. ;-)

von David (Gast)


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Über den Sensor kann ich weder etwas zeigen noch sagen, spielt aber für 
die eigentliche Frage auch überhaupt keine Rolle.

butsu hat es im Prinzip erfasst, ich möchte das mathematisch 
physikalische Modell des Sensors anhand der Sensordaten die er mir 
selbst liefert und miterfassten Messdaten von Referenzsensoren ermitteln 
lassen. Quasi seine Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der zu 
erfassenden Messgröße und der äußeren Störgrößen.
Hierfür liegen mir 3 verschiedene Messreihen vor:

1. Empfindlichkeitsmessung auf die eigentlich zu erfassende Messgröße
2. Temperaturprofilmessung
3. Feuchteprofilmessung

Diese drei Messreihen müssen nun zu einer Übertragungsfunktion des 
Sensor vereint werden und hierfür hätte ich gerne eine Software, die ich 
mit den Daten füttern kann und die mir diese Übertragungsfunktion 
aautomatisiert ermittelt.

von Wolfgang (Gast)


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David schrieb:
> Hat hier jemand Erfahrungen mit solchen Lösungen?
Ja, du brauchst ein Modell, dass deinen Sensor vernünftig beschreibt.

Sonst brauchst du zu viele Freiheitsgrade in der Lösung. Die führen 
leicht dazu, dass zwischen deinen Kalibrierpunkten Unfug passiert und 
sich der Algorithmus bei der Lösungssuche im entsprechend 
vieldimensionalen Parameterraum verläuft. Mit weniger Freiheitsgraden 
bekommst du bei unpassendem Modell systematische Fehler, taugt also auch 
nichts.

von Mark B. (markbrandis)


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David schrieb:
> Über den Sensor kann ich weder etwas zeigen noch sagen, spielt aber für
> die eigentliche Frage auch überhaupt keine Rolle.
>
> butsu hat es im Prinzip erfasst, ich möchte das mathematisch
> physikalische Modell des Sensors anhand der Sensordaten die er mir
> selbst liefert und miterfassten Messdaten von Referenzsensoren ermitteln
> lassen.
>
> [...]
>
> und hierfür hätte ich gerne eine Software, die ich mit den Daten füttern
> kann und die mir diese Übertragungsfunktion aautomatisiert ermittelt.

Ich bezweifle, dass es dafür eine fertige Software gibt.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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David schrieb:

> Diese drei Messreihen müssen nun zu einer Übertragungsfunktion des
> Sensor vereint werden und hierfür hätte ich gerne eine Software, die ich
> mit den Daten füttern kann und die mir diese Übertragungsfunktion
> aautomatisiert ermittelt.

Ist vielleicht Kennlinienapproximation die verfahrensgruppe die du 
suchst?
Oder https://de.wikipedia.org/wiki/Ausgleichungsrechnung?

Eine Übertragungsfunktion an sich wirft eigenlich keine Software aus. 
Man gibt in der regel eine Funktion (gern Modell genannt) vor und die 
Software ermittelt die parameter der Funktion/Modelles mit der besten 
Annäherung an die referenzwerte. Als Näherungsfunktion nimmt man 
polynome, Splines etc..

https://de.wikipedia.org/wiki/Spline-Interpolation

An Software defür fällt mir spontan matlab ein. Aber vielleicht findet 
sich schon bei Excel/Open Office Calc was brauchbares.

MfG,

von KI (Gast)


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David schrieb:
> 1. Empfindlichkeitsmessung auf die eigentlich zu erfassende Messgröße
> 2. Temperaturprofilmessung
> 3. Feuchteprofilmessung

Hast du Messungen die den kompletten N^3 großen Eingangswertebereich 
vollständig abdecken? Dann könnte ich dir weiterhelfen.

Falls die 3 Messungen nur einen gemeinsamen Startpunkt haben und dann 
nur jeweils ein Parameter variiert wurde kann auch die beste Software 
nur erraten was dazwischen für ein Zusammenhang herrscht. Sind die 3 
Messungen voneinander linear unabhängig? Dann wäre es sehr einfach.

Kannst du vielleicht die Daten zur Verfügung stellen also 
(x1,x2,3)-->(y1,y2,...)? Dann könnte man dir vielleicht weiterhelfen.
 Welche Dimension haben eigentlich die Ein- und Ausgangsvektoren?

von Klaus R. (klara)


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Wolfgang schrieb:
> Ja, du brauchst ein Modell, dass deinen Sensor vernünftig beschreibt.

Das heitere Sensor-Raten. Du hast also einen Sensor dessen genaue 
Funktionsweise Du nicht kennst. Also, in der Regel werden Sensoren 
konstruiert und man kennt deren Wirkung ziemlich genau.
mfg Klaus

von David (Gast)


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Daten kann ich leider nicht zur Verfügung stellen, unterliegt der 
Vertraulichkeit.
Tatsächlich liegen mir nur Daten vor, in denen jeweils eine Größe 
verändert worden ist, sprich die Empfindlichkeit wurde nicht über 
Temperatur variiert.

Klaus R. schrieb:
> Also, in der Regel werden Sensoren
> konstruiert und man kennt deren Wirkung ziemlich genau.

Tja, ich sag mal so, unter dieser idealistischen Annahme haben wir den 
Sensor auch entwickelt, allerdings hat sich gezeigt, dass diese 
Idealvorstellung nichts mit der Realität zu tun hat.

von KI (Gast)


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David schrieb:
> Tatsächlich liegen mir nur Daten vor, in denen jeweils eine Größe
> verändert worden ist, sprich die Empfindlichkeit wurde nicht über
> Temperatur variiert.

OK, d.h. du hast nur linear unabhängige Daten und keine Ahnung wie der 
Zusammenhang zwischen den Größen ist? Dann kann man in 1. Näherung 
einfach annehmen dass die Daten linear unabhängig sind und bei de 
Messungen zunächst einzeln fitten (mit einer passenden funktion) und 
dann so multiplizieren dass sie in dem einzigen gemeinsamen messpunkt 
den du hast übereinstimmen.

also f(x,y)=f1(x)*f2(y)*b

das ist aber genauso falsch wie rätselraten. solange du nicht sagen 
kannst wie sich der sensor zwischen den werten verhällt/verhalten sollte 
kann auch die beste software nur unter irgend einer annahme irgend eine 
funktion vorschlagen.

von David (Gast)


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KI schrieb:
> Welche Dimension haben eigentlich die Ein- und Ausgangsvektoren?

Die eigentliche Sensorgröße hat vier voneinander abhängige 
Eingangsvektoren, zzgl. der Temperaturinformation.
Herauskommen soll eine Sensorgröße mit zwei unabhängigen 
Ausgangsvektoren zzgl. der Temperaturinformation.
Für diese zwei Ausgangsvektoren liegen mir die zwei voneinander 
unabhängigen Ausgangsvektoren eines Referenzsensors und die 
Ausgangsvektoren eines Temperatursensors sowie Feuchtesensors vor.
Auf Feuchte scheint mein Sensor allerdings nicht zu reagieren.

von butsu (Gast)


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David schrieb:
> butsu hat es im Prinzip erfasst, ich möchte das mathematisch
> physikalische Modell des Sensors anhand der Sensordaten die er mir
> selbst liefert und miterfassten Messdaten von Referenzsensoren ermitteln
> lassen. Quasi seine Übertragungsfunktion in Abhängigkeit der zu
> erfassenden Messgröße und der äußeren Störgrößen.
> Hierfür liegen mir 3 verschiedene Messreihen vor:
>
> 1. Empfindlichkeitsmessung auf die eigentlich zu erfassende Messgröße
> 2. Temperaturprofilmessung
> 3. Feuchteprofilmessung

Eine Software könnte bestenfalls ein Modell liefern, dass die Daten mit 
einem Minimum an Parametern mit der maximal erlaubten Abweichung 
annähert. Da eine riesige Anzahl an Modellen potentiell in Frage kommt, 
ist nicht gesagt, dass das gefundene Modell wirklich das effizienteste 
ist. Das ist es sogar sehr wahrscheinlich nicht.
Kennt man aber das Messprinzip, und weiß theoretisch, welchen Einfluss 
z.b. die Temperatur auf die Messung hat, kann dies in der 
Kompensationsfunktion abgebildet werden. Das reduziert die Anzahl der 
Parameter oft gewaltig und es werden viel weniger Stützpunkte zur 
hinreichenden Charakterisierung des Sensors benötigt.
Grundsätzlich müssen aber zunächst alle Einflussgrößen simultan variiert 
werden, um den Sensor zu charakterisieren. Einfach die Temperatur zu 
variieren während zwei andere Größen fixiert werden, reicht ziemlich 
sicher nicht...

von Kai S. (kai1986)


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David schrieb:
> Tja, ich sag mal so, unter dieser idealistischen Annahme haben wir den
> Sensor auch entwickelt, allerdings hat sich gezeigt, dass diese
> Idealvorstellung nichts mit der Realität zu tun hat.

Wenn das Modell nicht zum Sensor passt sollte man es sich nochmal 
anschauen und die Unzulänglichkeiten und vergessenen Punkte nachbessern, 
anstatt mit auf die Theorie zu schimpfen, nur weil man sie im ersten 
Anlauf nicht korrekt hinbekommen hat.
Das Sensorkennfeld komplett ausmessen kann man machen, würde ich aber 
nur für einmalige Dinge anwenden, da sie sich bei kleinen Änderungen nur 
schwer anpassen lassen. Deine Aufgabe klingt aber nach etwas dauerhaftem 
oder gar Serienprodukt.
Auch würde ich empfehlen einen Fachmann hinzu zu ziehen oder sich das 
Wissen auf dem Gebiet anzueignen. Die von dir angefragte Aufgabe wird 
üblicherweise in technsichen Studiengängen in den ersten vier Semestern 
behandelt.

Gruß Kai

von physiker (Gast)


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von Wolfgang (Gast)


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Fpga K. schrieb:
> Als Näherungsfunktion nimmt man polynome, Splines etc..

Von Polynomen kann man nur abraten, wenn das nicht dem richtigen 
Sensormodell entspricht. Genau die machen fürchterlichen Ärger zwischen 
Stützstellen. Versuch mal eine simples sqrt(x)-Charakteristik durch ein 
Polynom niedrigen Grades zu approximieren.

Splines sind wesentlich besser, erfordern aber viel mehr Parameter und 
erfordern eine entsprechen große Datenbasis zur Berechnung. Außerdem 
liefern sie keine greifbare Information über Alterung oder Abhängigkeit 
von Störgrößen. Das bleibt dann eine Black-Box.

von Mark B. (markbrandis)


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David schrieb:
> Tja, ich sag mal so, unter dieser idealistischen Annahme haben wir den
> Sensor auch entwickelt, allerdings hat sich gezeigt, dass diese
> Idealvorstellung nichts mit der Realität zu tun hat.

Wenn Ihr vernünftig entwickelt, habt Ihr sicher eine Spezifikation 
erstellt, in der drinsteht welche Anforderungen der Sensor erfüllen 
soll.

Wir wissen nicht, an welcher Stelle Euer bisher hergestelltes Produkt, 
oder sagen wir eher der Prototyp, von den Vorgaben abweicht. Wenn man 
nach Daten oder weiteren Informationen fragt, dann sagst Du: "Geht 
nicht, ist vertraulich."

Wie genau stellst Du Dir das vor, dass man Dir hier helfen soll? Mit den 
bisher gemachten Angaben kann man nur sehr allgemeine Ratschläge geben, 
aber keinesfalls etwas was Euer spezifisches Problem löst.

von David (Gast)


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Es geht auch um allgemeine Antworten auf eine allgemeine Frage. Die 
Frage lautet, gibt es Software, mit deren Hilfe ich ein mathematisch 
physikalisches Modell des Sensors auf Basis von den von mir genannten 
Messungen erstellen kann, um auf diese Weise eine Berechnungsvorschrift 
ableiten zu können, wie ich die einzelnen Sensordaten miteinander 
verrechnen muss, um die gesuchte Größe zu extrahieren.
Dazu braucht niemand etwas genaues über den Sensor wissen, da die Frage 
für sich steht.
Stell dir den Sensor als Black Box vor. Ich habe nun diverse Messungen 
an dieser Black Box durchgeführt und möchte nun ihre 
Übertragungsfunktion bilden.
Dazu liegen mir drei verschiedene Messungen vor, um zwei Sensorgrößen 
daraus zu bestimmen.

von Mark B. (markbrandis)


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Ich glaube wie gesagt nicht dass es für das spezifische Problem eine 
fertige Software gibt, die man nur noch mit Daten füttern muss.

Man könnte versuchen eine Regressionsanalyse durchzuführen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Regressionsanalyse

Dabei unterstützen können sicher Software-Tools wie Matlab oder GNU 
Octave. Theoretisch geht Regression auch mit Excel, aber als echter 
Ingenieur nimmt man natürlich was Gescheites.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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David schrieb:
> Es geht auch um allgemeine Antworten auf eine allgemeine Frage.

OK, alles klar.

David schrieb:
> Die
> Frage lautet, gibt es Software, mit deren Hilfe ich ein mathematisch
> physikalisches Modell des Sensors auf Basis von den von mir genannten
> Messungen erstellen kann, um auf diese Weise eine Berechnungsvorschrift
> ableiten zu können, wie ich die einzelnen Sensordaten miteinander
> verrechnen muss, um die gesuchte Größe zu extrahieren.

Nein, gibt es nicht in der Form, wie du sie suchst.

David schrieb:
> Dazu braucht niemand etwas genaues über den Sensor wissen, da die Frage
> für sich steht.

Falsch, aber dein Problem :-)

David schrieb:
> Stell dir den Sensor als Black Box vor. Ich habe nun diverse Messungen
> an dieser Black Box durchgeführt und möchte nun ihre
> Übertragungsfunktion bilden.

Sowas macht man an der Uni mit einfachen Vioerpolen. :-) Kein Mensch 
würde soetwas als Profi machen. Da Deine Fragen aber eh nach Uni bzw. 
Jungingenieur klingen: mach so weiter, bis du verstehst, dass so 
ziemlich alle Anregungen bisher korrekt sind und DU dich auf der 
falschen Fährte befindest.

David schrieb:
> Dazu liegen mir drei verschiedene Messungen vor, um zwei Sensorgrößen
> daraus zu bestimmen.

Wie schon oben gesagt: Wemm man - im professionellem Umfeld - ein Sensor 
entwickelt, so hat man ein SEHR detailliertes Modell davon. Alles andere 
führt nur zu Problemen, wie du es gerade schmerzlich erfährst :-)

Sucht euch einen Profi und hofft dass er euch (noch) helfen kann. Wenn 
ihr aber euer Wundersensor schon zu "weit"  "entwickelt" habt, so wird 
der auch nur sagen: Neuentwicklung. Wenn ihr dazu das finanzielle nicht 
habt: Pech. So funktioniert es halt in der realen Welt...

von Klaus (Gast)


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Meinst Du vielleicht, hier haben sich 10 Leute verschworen, die den 
einen Link auf die SW zurückhalten, die genau das macht, was Du willst?
Vermutlich nicht, oder?

Was dann?

Könnte da doch was dran sein, wenn die 10 Leute nur allgemeine Hinweise 
geben und nach Details fragen?

von Zeno (Gast)


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Für Dein Vorhaben wirst Du keine passende Software finden.

Du hast eigentlich nur eine Chance aber die ist sehr zeitaufwändig. 
Allerdings hat sie mich schon des öfteren zum Ziel geführt.

Wenn ich das richtig verstanden habe hast Du einen Sensor der in 
Abhängigkeit von 4 Eingangsgrößen ein Ausgangssignal liefert.
Du mußt mehrere Messreihen machen. Dabei ist eine Eingangsgröße variabel 
die 3 anderen mußt Du konstant halten. Jetzt machst Du eine Messreihe, 
also die variable Eingangsgröße ändern und die zugehörigen Ausgangswerte 
notieren. Am besten alles in eine Tabellenkalkulation schreiben. Jetzt 
eine der 3 konstanten Eingangsgrößen ändern und das ganze noch einmal. 
Und so mußt Du Schritt für Schritt mit allen konstanten Parametern 
verfahren. Du bekommst dann eine Art Kennlinienschar wie bei 
Transistorkennlinienfeldern.
Du muß nun für die erste variable Eingangsgröße eine Formel finden, die 
den Verlauf jeder einzelnen Kennlinie mit guter Näherung beschreibt. 
Eine grafische Darstellung der Kennlinien ist dabei von Vorteil, da man 
so erst mal die Grundform (quadratisch, exponentiell etc) abschätzen 
kann.
Jetzt muß man so eine Art Arbeitspunkt durch die Kennlinienschar legen 
Damit kann man Abhängigkeit der Kennlinie vom ersten Parameter 
ermitteln. Dasselbe macht man mit dem 3. und 4. Parameter 
(Eingangsgröße).

Das ist zwar sehr aufwendig aber letztendlich zielführend. Zeit wirst Du 
aber schon investieren müssen. Sobald Du einen Algorithmus gefunden hast 
der Deine Kennlinie halbwegs gut abbildet, kann man das ganze mit einem 
mathematischen Simulationsprogramm verfeinern.

Gruß Zeno

von Überlegener (Gast)


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David schrieb:
> Daten kann ich leider nicht zur Verfügung stellen, unterliegt der
> Vertraulichkeit.

  [...]

> Tja, ich sag mal so, unter dieser idealistischen Annahme haben wir den
> Sensor auch entwickelt, allerdings hat sich gezeigt, dass diese
> Idealvorstellung nichts mit der Realität zu tun hat.

Tja, ich sag mal so, ihr dachtet, ihr seid die Größten, und jetzt habt 
ihr einen so dollen Sensor, bei dem ihr weder versteht wie er 
funktioniert, noch in der Lage seid, ein wenig Grips zu investieren. 
Statt dessen sollen irgendwelche Foren-Schreiberlinge einen Link auf 
eine Wundersoftware posten, die euch alle Probleme von der Backe nimmt.

Es hat schon einen Grund, warum die meisten Erfindungen/Unternehmen etc. 
einfach nur scheitern: Ganz einfache infantile Naivität.

von Mark B. (markbrandis)


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Überlegener schrieb:
> Tja, ich sag mal so, ihr dachtet, ihr seid die Größten

Das ist nicht gesagt. Es gibt auch Fälle, bei denen ein Jungingenieur 
ohne eigenes Verschulden in eine Aufgabe reingesteckt wird, die für ihn 
einfach eine Nummer zu groß ist. Das hier klingt so ein bisschen danach.

von W.A. (Gast)


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David schrieb:
> Es geht auch um allgemeine Antworten auf eine allgemeine Frage. Die
> Frage lautet, gibt es Software, mit deren Hilfe ich ein mathematisch
> physikalisches Modell des Sensors auf Basis von den von mir genannten
> Messungen erstellen kann

Ein mathematisches und ein physikalisches Modell sind verschiedene 
Dinge. Das physikalische Modell gibt dir Auskunft über innere Zustände 
deines Messsystems, erfordert aber, das im systemtheoretischen Sinne 
Beobachtbarkeit der Zustände gegeben ist.

von Fpgakuechle K. (Gast)


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Mark B. schrieb:
> Überlegener schrieb:
>> Tja, ich sag mal so, ihr dachtet, ihr seid die Größten
>
> Das ist nicht gesagt. Es gibt auch Fälle, bei denen ein Jungingenieur
> ohne eigenes Verschulden in eine Aufgabe reingesteckt wird, die für ihn
> einfach eine Nummer zu groß ist.
Es könnt auch eine unlösbare Nummer sein. Promotionsstudenten werden 
kenn an Aufgaben ersetzt wo es der Doktorvater einfach erfahren möchte 
ob es überhaupt funktioniert. Oder ein Cent-fuchser ist der meinung das 
es auch billiger funktioniert wenn man nur lang genug die Peitsche in 
der Entwicklungsabteilung schwingt.

Neuronale Netzte nimmt gern für Probleme her die man analytisch nicht 
lösen kann (oder will). Darauf deutete der TO auch mit dem Verweis auf 
den SNNS hin. NeuroNetzte kenn ich aber hauptsächlich in der 
Mustererkennung und halte die hier für fehl am Platz. Hemdsärmlig würde 
ich es mit einer stückweisen B-Spline approximation als math. Modell 
versuchen, für ein physikalisches Modell müsste man das ganze als 
Differntialgleichungssystem darstellen. Da gibt es paar Ansätze in der 
Akustik (?elektroanaloges Ersatzschaltbild?), das kann man aber nicht im 
Forum klären.

Mal als Einstieg:
http://medi.uni-oldenburg.de/download/docs/lehre/pichl09/03_Hudde.pdf

MfG,

von Arc N. (arc)


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Mark B. schrieb:
> Ich glaube wie gesagt nicht dass es für das spezifische Problem eine
> fertige Software gibt, die man nur noch mit Daten füttern muss.
>
> Man könnte versuchen eine Regressionsanalyse durchzuführen:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Regressionsanalyse
>
> Dabei unterstützen können sicher Software-Tools wie Matlab oder GNU
> Octave. Theoretisch geht Regression auch mit Excel, aber als echter
> Ingenieur nimmt man natürlich was Gescheites.

Zu dem Wiki-Artikel: "Dabei kann die Form der Funktion bereits 
weitgehend durch das verwendete Verfahren festgelegt sein. Lineare 
Regression etwa betrachtet nur lineare Funktionen f, logistische 
Regression betrachtet nur logistische Funktionen"
Die Funktion ist zwar linear in den Parametern, aber nicht 
notwendigerweise in den Variablen... da kann alles stehen (log, sqrt, 
pow, exp), auch kann eine Variable mehrfach vorkommen, um bspw. die 
Parameter für ein Polynom n-ten Grades zu bestimmen usw.
Wenn es nicht zuviele Parameter sind, könnte man da durchaus automatisch 
alle möglichen Kombinationen durchspielen...

http://creativemachines.cornell.edu/natural_laws
Kombiniert symbolische Regression mit evolutionären Ansätzen
Paper "Distilling Free-Form Natural Laws from Experimental Data"
http://creativemachines.cornell.edu/sites/default/files/Science09_Schmidt.pdf

von Chemiker (Gast)


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@David:
Was Du suchst, wird m.E. unter dem Begriff "multivariate Datenanalyse" 
zusammengefaßt. Die geschilderte Problemstellung kommt in der Chemie 
sehr häufig vor (Chemometrie, NIR-Spektroskopie, Qualitätsparameter in 
Abhängigkeit von Prozeßparametern). Ich persönlich verwende zwei 
Programmpakete:

SIMCA von Umetrics
http://umetrics.com/products/simca
Sehr mächtig, sehr gute Dokumentation.

Design Expert von Statease
http://www.statease.com/dx10.html
Einfacher als SIMCA, kann auch Factorials aufstellen und auswerten, gute 
Doku und Tutorials.

Mit beiden kommst Du m.E. zum Ziel, meine Empfehlung aufgrund des bisher 
von Dir Geschilderten ist klar Design Expert, weil es eine sehr gute 
Benutzerführung hat.

Beide Firmen bieten kostenlose 30-Tage-Testversionen an. Du mußt Dir nur 
die Zeit nehmen - zum Einarbeiten und Verstehen.

Viel Erfolg

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