Messgerät

Messgeräte (auch Messinstrumente genannt) dienen zur Bestimmung geometrischer oder physikalischer Größen. Meistens führen sie im Rahmen einer Messung mittels einer Skalen- oder Ziffernanzeige auf eine quantitative Aussage über die zu messende Größe. Diese Aussage, der Messwert, wird als Produkt von Zahlenwert und Einheit angegeben. Die prinzipiell zugrunde liegenden Messmethoden werden unter Messtechnik angegeben. Allgemeine Merkmale der Messgeräte gemäß DIN 1319-1 werden unter Messmittel aufgeführt. Statt einer ablesbaren Anzeige kann ein Messgerät auch ein Signal, vorzugsweise ein elektrisches Signal, ausgeben; oder es kann Daten speichern, elektronisch oder auf Papier (z.B. als Messschreiber oder Registrierapparat).

Eine Messeinrichtung ist in den „Grundlagen der Messtechnik“ in DIN 1319 als „Gesamtheit aller Messgeräte und zusätzlicher Einrichtungen zur Erzielung eines Messergebnisses“ definiert und besteht im einfachsten Fall aus einem einzigen Messgerät.

Messgeräte zur Ausführung von Messungen zählen allgemein zur Gruppe der Messmittel. Werden diese zur Prüfung eingesetzt, werden sie gemäß DIN 1319-2 auch als Prüfmittel bezeichnet.

Das Messgerät kann fehlerhaft arbeiten, bzw. der Messwert kann Messabweichungen enthalten; diese sind herauszurechnen bzw. in ihrer Größe abzuschätzen. Besonders genaue Messgeräte können zur Kalibrierung, Justierung oder Eichung anderer Messgeräte dienen (Messmittelüberwachung). Für ermittelte Werte kann eine Messunsicherheit angegeben werden.

Messung nichtelektrischer Größen

Grundlegende Messgeräte

Ohne die grundlegenden Messgeräte zur Bestimmung der Zeit und zur Messung von Längen sowie dem simplen Zählen können keine anderen Messgeräte hergestellt bzw. benutzt werden. Andere Größen, auch Basisgrößen werden abgeleitet oder aber die Messgeräte werden durch Anwendung dieser Größen bestimmt.

Zeitmessung

Wanduhr mit Pendelwerk
Hauptartikel: Zeitmessung

Die Zeit wird mit verschiedenen Uhren gemessen:

Längenmessung

Nivellierlatte: Entfernung 15,7 m (Abschnitt zwischen oberer und unterer Linie × 100)
Knopfmaß (erster Messschieber)
Metallmaßstab Zoll/Millimeter
Einfaches Messrad

Prinzipiell unterscheiden wir zwei einfache Formen der Messmittel zur Längenmessung: das Strichmaß, welches das Maß durch den Abstand zwischen zwei Strichen verkörpert und das Endmaß (das Urmeter etwa), bei dem das durch den Abstand zweier Flächen geschieht.

Wegsensoren wie beispielsweise:

Zählen

Stückzähler
Stückzähler Innenansicht

Zählen ist das elementarste Messprinzip: Auch bei der Zeit- oder Längenmessung wird oft schlicht gezählt. Mit der Durchdringung der Messtechnik durch digitale Methoden hat das Messprinzip enorm an Bedeutung gewonnen.

Zählen im messtechnischen Sinne ist das Bestimmen der Anzahl . Zählwerke messen die Anzahl von Objekten oder Ereignissen, bei befristeter Zählung bestimmen sie deren Häufigkeit:

Volumenmessung

Die Bestimmung sowohl des Hohlvolumens als auch des Volumens fester Körper, von Flüssigkeiten oder Gasen wird historisch durch Hohlkörper oder skalierte Messgefäße realisiert, meist aber über Volumenberechnung.

Masse, Gewichtskraft, Dichte usw.

Die Gewichtsmessung ist ein Fachgebiet der Massenmesstechnik. Während früher Waagen vor allem durch den geschickten Aufbau der mechanischen Elemente wie Hebel, Gewichtsstücke oder/und Federn bestimmt wurden, ist die Wägetechnik heute durch die Elektronik geprägt.

Balkenwaage

Temperatur

Die Temperaturmessung wird in einem extra Artikel ausführlicher behandelt, diese Aufzählung gilt nur als Überblick.

Thermografie: Kaffeeautomat und thermische Spiegelung

Thermometrie ist die Wissenschaft von der Temperaturmessung – Messung durch Thermometer in verschiedenen Ausführungen.

Moderne Thermometer

Messung elektromagnetischer Größen

Elektrische Größen

Digitales Oszilloskop, eines der universellsten Messgeräte für elektrische Größen

Magnetfeld

Magnetfeld-Messgerät

Radioaktivität und Strahlung

Geiger-Müller-Zähler
Hauptartikel: Strahlungsdetektor

Drehzahl

Qualität der Messungen

Messgeräte-Hersteller sollen Angaben zu den Fehlergrenzen (maximale Beträge der Messgeräteabweichung des Anzeigewertes vom richtigen Wert) machen.

Bei elektrischen Messgeräten mit Skalenanzeige (z.B. Analogmultimeter), werden diese Grenzen vorzugsweise in % v.E. (Prozent vom Endwert) angegeben, häufig mittels eines Klassenzeichens. Damit ist die maximale absolute Messabweichung gemeint; sie wird über den Messbereichsendwert berechnet. Ein Messgerät mit einem Messbereichsendwert von z.B. 100 V und einer Klasse 1,5 kann selbst im günstigsten Fall bis zu 1,5 % ∙ 100 V = 1,5 V in seiner Anzeige vom richtigen Wert abweichen. Diese Angabe gilt im gesamten Messbereich unabhängig vom Messwert.

Zu Messgeräten mit Ziffernanzeige siehe Messgeräteabweichung, auch Digitalmultimeter.

Die relative Fehlergrenze eines Messwertes ist definiert als absolute Fehlergrenze geteilt durch den richtigen Wert; sie wird umso größer, je kleiner der Messwert ist. Bei umschaltbaren Messgeräten soll deshalb immer der Messbereich gewählt werden, mit dem man den größtmöglichen Ausschlag erhält.

Beispiel: Bei einem Messwert 19 V mit dem genannten Messgerät erhält man (bei Einhaltung vorgegebener Bedingungen wie Temperatur oder Lage)
Ergebnis = 19 V ± 1,5 V = 19 V ∙ (1 ± 8 %)
also relative Fehlergrenze = 8 % im Messbereich 100 V; in einem Messbereich 30 V ergäbe sich 2,4 %.

Weitere Messabweichungen, etwa verursacht durch Eigenverbrauch oder durch nicht sinusförmigen Verlauf bei Wechselgrößen, lassen sich mit den genannten Angaben nicht erfassen und müssen getrennt bestimmt werden.

Ethernet

Ist aufgrund seiner Verbreitung das System für das es die größte Anzahl von Analyseprogrammen gibt. Hier eine kleine Auswahl ohne Wertung …

Normale

Normale sind Maßverkörperungen, Messgeräte, Referenzmaterialien oder Messeinrichtungen, die den Zweck haben, eine Einheit oder einen oder mehrere Größenwerte festzulegen, zu verkörpern, zu bewahren oder zu reproduzieren, um diese an andere Messgeräte durch Vergleich weiterzugeben. Routinemäßig eingesetzte Normale heißen Gebrauchsnormale. Bezugsnormale werden dagegen nur zur gelegentlichen Kalibrierung der Gebrauchsnormale eingesetzt, ggf. auch über weitere dazwischenliegende Normale, die dann Normale höherer (zweiter, dritter) Ordnung heißen. Dadurch wird die Belastung der höherwertigen Normale minimiert. Auch die Bezugsnormale werden über eine weitere Kalibrierhierarchie auf ein Primärnormal, das den höchsten metrologischen Anforderungen entspricht, zurückgeführt. Dabei handelt es sich in der Regel um ein von einem nationalen metrologischen Institut unterhaltenes nationales Normal oder um ein internationales Normal. Innerhalb der Kalibrierhierarchie nimmt die Genauigkeit der Normale nach oben hin stetig zu.

Prüfstände dienen zur Fehlerkontrolle zur Qualitätssicherung oder Eichung von Messgeräten (beispielsweise für Wasserzähler).

Technische Hilfsmittel für Messungen in der Medizin

Technische Hilfsmittel für Messungen in der Medizin sind eigentlich keine Messgeräte, werden aber für Messungen verwendet:

Literatur

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 18.06. 2022