Messtechnik


Was ist Messen?

Wenn eine physikalische Größe unbekannten Wertes mit einem Gerät oder Einrichtung verglichen wird, welche diese physikalische Größe so genau wie erforderlich darstellt, bedeutet dies Messen. Das Messen ist somit ein experimenteller Vorgang zur Ermittlung eines speziellen Wertes einer physikalischen Größe als Vielfaches einer Einheit oder eines Bezugswertes.



Messverfahren

Ein Messverfahren ist die praktische Anwendung und Auswertung eines Messprinzips. Zum Messen ist eine Maßverkörperung und eine Ablese- bzw. Auswerteeinrichtung erforderlich. Man unterscheidet direkte und indirekte Messverfahren. Bei einem direkten Messverfahren wird der Messwert durch einen unmittelbaren Vergleich mit einem Bezugswert derselben Messgröße geliefert, wie beispielsweise Längenvergleich mit Maßstab oder Massenvergleich mit Gewichten. Das indirekte Messverfahren ermittelt den gesuchten Messwert anhand Rückführung auf andere physikalische Größen, wie z. B. Wegermittlung über die Anzahl von Motorumdrehungen.

Des weiteren wird unterschieden zwischen analogen und digitalen Messverfahren. Bei einem analogen Messverfahren handelt es sich um eine eindeutige punktweise stetige Darstellung der Messgröße. Das digitale Messverfahren stellt die Messgröße zahlenmäßig dar unter Angabe des kleinsten Messschrittes.



Messgröße

Die physikalische Größe, die durch eine Messung erfasst wurde, wird als Messgröße bezeichnet. Der dabei ermittelte Wert dieser Messung wird durch Zahlenwert und Einheit dargestellt (z.B. 20 mA). Die Einheiten sind gesetzlich festgelegt und müssen amtlich als auch geschäftlich angewendet werden. Man unterscheidet zwischen Basisgrößen (wie z. B. Länge, Masse, Zeit, el.Stromstärke) und den davon abgeleiteten Größen (z. B. Spannung, Leistung usw.) Die gesetzlichen Einheiten wurden in Übereinstimmung mit dem internationalen Einheitensystem (SI-Einheiten) festgelegt.

Das System besteht aus sechs Basisgrößen, darunter die drei Basisgrößen der Mechanik Länge l in Meter (m), Masse m in Kilogramm (kg) und die Zeit t in Sekunden (s). Als Basisgröße der Elektrotechnik wird die elektrische Stromstärke I in Ampere (A), für die Wärmelehre die thermodynamische Temperatur in Kelvin (K) und für die Optik die Lichtstärke in Candela (cd) festgelegt. Das Einheitensystem erlaubt Dezimale, Vielfache und Teile von Einheiten die als Vorsatz ausgedrückt werden wie beispielsweise Milli.. (m), Hekto.. (h) oder Mega..(M) usw. Es darf jedoch jeweils nicht mehr als eine Vorsilbe verwendet werden.



Messfehler

Die Messgrößen sind grundsätzlich fehlerbehaftet, da Fehler aufgrund der Messeinrichtung, Ablesung, Umwelteinflüsse, Gerätefehler, Verfahrensfehler, u. a. erfolgen können. Die Messfehler können in zufällige oder in systematische Fehler zugeordnet werden. Zu den systematischen Fehlern zählen Fehler von Messgeräten und Messverfahren die stets gleichbleibend sind, jedoch aufgrund der Unvollkommenheit vom Sollwert abweichen. Diese lassen sich über eine Korrektur beseitigen. Wesentlich schwieriger sind zufällige Fehler, die durch den Beobachter, der Umwelt oder unvorhersehbarer Änderung an den Messgeräten entstehen. Da man zufällige Fehler nicht korrigieren kann, lässt sich der Fehlereinfluss nur durch eine Mittelwertsbildung mehrfacher Messungen vermindern.

Man unterscheidet absolute und relative Fehler. Der absolute Fehler ist die Differenz zwischen angezeigten Wert und wahrem Wert. Der relative Fehler gibt den absoluten Fehler bezogen auf den wahren Wert an. Nach DIN 1319 wird der Fehler einer Messung als relativer Fehler in Prozent angegeben und wird auf den Messbereichsendwert bezogen. Die Klassifizierung von Messgeräten erfolgt unter Berücksichtigung von Einflussgrößen ( z. B. der Temperatur, Lage usw.). Häufig wird in der Technik eine Messgröße aus zwei oder mehreren voneinander unabhängigen Messungen ermittelt (beispielsweise der Ohmsche Widerstand aus Spannungs- und Strommessung). Da keine dieser Messungen fehlerfrei ist, ergibt sich eine Fehlerfortpflanzung. Das ermittelte Ergebnis wird bestimmt durch die Fehler der eínzelnen Messgrößen.


Fachlexikon der Mechatronik © 2001 Erich Käser. Alle Rechte vorbehalten.
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