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Messtechnik
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Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Kraft, Druck, Drehzahl, Ladung, Strom, Spannung, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden, sowie die Erfassung, Modellierung und Reduktion (Korrektur) von Messfehlern und unerwünschten Einflüssen. Dazu gehört auch die Justierung und Kalibrierung von Messgeräten.
Die für die Messtechnik grundlegende Norm ist in Deutschland die DIN 1319. Zu den entsprechenden Regelungen in Österreich siehe das dortige Normungsinstitut und die ÖNORM.
Die Messtechnik ist in Verbindung mit Steuerungs- und Regelungstechnik eine wichtige Grundlage der modernen Automatisierungstechnik.
Inhaltsverzeichnis |
Einteilung
Die Messtechnik lässt sich nach verschiedenen Gesichtspunkten gliedern.
Ausschlags-, Vergleichs- oder Nullabgleichsmethode
Bei der Ausschlagsmessmethode wird der Messwert aus dem Ausschlag oder einer anderen Anzeige eines Messgerätes ermittelt.
- Beisp.: Federwaage mit Skalenbeschriftung in Gramm.
- Bei dieser Methode muss die Waage justiert sein.
Bei der Vergleichs- oder Substitutionsmessmethode wird die (zur quantitativen Auswertung ungeeignete) Anzeige der zu messenden Größe nachgebildet durch eine gleich große Anzeige mittels einer einstellbaren bekannten Größe.
- Beisp.: Federwaage mit Skalenbeschriftung in Millimeter.
- Bei dieser Methode muss für die Waage ein Satz von Gewichtsstücken zur Verfügung stehen.
Bei der Nullabgleichs- oder Kompensationsmessmethode wird eine bekannte Größe so eingestellt, dass die Differenz mit der zu messenden Größe den Wert null ergibt.
- Beisp.: Balkenwaage mit Anzeige für Drehmomenten-Gleichgewicht.
- Bei dieser Methode verwendet man einen Satz von Gewichten oder verschiebbare Gewichte.
Analoge oder digitale Methode
Siehe hierzu – auch zu einer Gegenüberstellung der Methoden – den Artikel Digitale Messtechnik
Direkte oder indirekte Methode
Direkte Messtechnik
Bei der direkten Messung wird die Messgröße unmittelbar mit einem Maßstab oder Normal verglichen. Einfache Beispiele einer direkten Messung sind das Anlegen eines Maßstabes an die zu bestimmende Länge oder der direkte Vergleich einer zu messenden elektrischen Spannung mit einer einstellbaren Referenz-Spannung auf einem Spannungs-Kompensator.
Indirekte Messtechnik
Messsysteme und indirekte Messmethoden machen Größen auch dann messbar, wenn sie auf direktem Wege nicht zugänglich wären. Man beschreitet sozusagen einen Umweg oder kombiniert verschiedene Unbekannte zu einem zusammenhängenden System. Beispielsweise wäre der Abstand von Erde und Mond durch direkten Vergleich mit einem Maßstab kaum zu bestimmen, da es keinen solchen mit geeigneter Länge gibt. Über die Laufzeit von Licht- oder Radiowellen gelingt es hingegen seit 30 Jahren (heute schon auf wenige Millimeter genau).
Eine sehr alte Methode der indirekten Entfernungsmessung, mit der auch der Radius der Mondbahn bestimmt werden kann, ist die Triangulation. Von zwei Standpunkten mit bekanntem Abstand bestimmt man den Winkel, unter dem ein dritter Punkt zu sehen ist. Aus den beiden Winkeln und der bekannten Distanz kann der Abstand des dritten Punktes berechnet werden. Ähnlich kann der Abstand des Mondes durch indirekten Vergleich mit einem relativ kurzen Maßstab bestimmt werden. Die Mehrzahl der im Alltag eingesetzten Messtechniken sind indirekte Verfahren. Das unterstreicht auch die Bedeutung des Verständnisses von Messfehlern und ihrer Fortpflanzung durch komplexe Messsysteme (siehe auch Ausgleichsrechnung und Varianzanalyse).
Simultanmessungen
Als Variante bzw. Erweiterung der indirekten Messmethoden können sog. Simultanmessungen gelten. In vielen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik werden gleichzeitige Messungen von verschiedenen Punkten aus vorgenommen. Der Zweck ist die Elimination von Zeitfehlern, die Minimierung von Messfehlern oder die Aufdeckung von systematischen Fehlerquellen.
Grundlegende Normung
| DIN 1319 | |
|---|---|
| Titel | Grundlagen der Messtechnik |
| Bereich | Messtechnik |
| Regelt | Begriffe (Teil 1,2); Auswertung (Teil 3,4) |
| Erscheinungsjahr | 1995...2005 |
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Die Grundlagen der Messtechnik werden in DIN 1319 festgelegt:
- Teil 1: Grundbegriffe
- Teil 2: Begriffe für Messmittel
- Teil 3: Auswertung von Messungen einer einzelnen Messgröße; Messunsicherheit
- Teil 4: Auswertung von Messungen; Messunsicherheit
Schnellreferenz
Sensorik, Sensortechnologie
Messgerät, Messeinrichtung, Multimeter
Messwert, Messergebnis
Messfehler, Messunsicherheit, Fehlergrenze, Fehlerrechnung, Messgerätefehler
Messung (Das Messen an sich), Metrologie (Die Lehre von den Maßen und Gewichten)
Grundlagen der elektrischen Messtechnik
- Messfehler und Fehlerfortpflanzung
- Mittelwert, Gleichrichtwert, Effektivwert
- Spannungsform
- Digitalmultimeter
- Analogmultimeter
- Messsignal, Messumformer, Messumsetzer
Typen von Messgeräten
Eine ausführliche Aufzählung von Messgeräten findet sich im Artikel Messgerät.
Einen Überblick, wie teilweise erst eine Kette aus Messgeräten von unterschiedlichem Typus zum gesuchten Messwert führt, findet sich im Artikel Messeinrichtung.
Einteilung nach physikalischen Größen
- Spannung Spannungsmesser
- Strom Strommesser, Dreheisenmesswerk, Drehspulmesswerk
- Temperatur Thermometer, Widerstandsthermometer, Thermoelemente - °F/°C
- Feuchtigkeit (Luftfeuchtigkeit, Absolute-, Relative-) Hygrometer - g/m³, %RF, °Ctp
- Länge/Weg/Tiefe Entfernungsmessung
- Geschwindigkeit Tachometer
- Druck Druckmessgerät, Dehnungsmessstreifen, Barometer
- Kraft Kraftaufnehmer
- Durchfluss Massendurchflussmessverfahren nach dem Coriolis-Prinzip,
Volumendurchflussmessverfahren nach dem Differenzdruckverfahren, Ultraschalldurchflusssensor, Magnetisch Induktiver Durchflussmesser, Turbinenradzähler - Schallpegel Schallpegelmessgerät - dB
- Beleuchtungsstärke Luxmeter - Lux
- Magnetfeld SQUID - MEG
Literatur
- Hans R. Jenemann, Arno M. Basedow, Erich Robens: Die Entwicklung der Makro-Vakuumwaage. Wirtschaftsverl. NW, Bremerhaven 1992. ISBN 3-89429-214-8
- Jörg Hoffmann: Handbuch der Messtechnik. Carl Hanser, München 2004 (2. Aufl.). ISBN 3-446-22709-1
- Jörg Hoffmann: Taschenbuch der Messtechnik. Fachbuchverlag, Leipzig 2004 (4. Aufl.). ISBN 3-446-22860-8
Weblinks
- Arbeitskreis der Hochschullehrer für Messtechnik
- ELKOM ELektronik-KOmpendium - Messtechnik von A bis Z
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