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Messtechnik

Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Gewicht, Kraft, Druck, elektrischer Strom, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden, sowie die Erfassung, Modellierung und Reduktion (Korrektur) von Messabweichungen und unerwünschten Einflüssen. Dazu gehört auch die Justierung und Kalibrierung von Messgeräten.

Die Messtechnik ist in Verbindung mit Steuerungs- und Regelungstechnik eine Voraussetzung der Automatisierungstechnik. Für die Methoden und Produkte der industriellen Fertigung kennt man den Begriff der Fertigungsmesstechnik.

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.

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.

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.

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 Messabweichung und ihrer Fortpflanzung durch komplexe Messsysteme (siehe auch Ausgleichsrechnung und Varianzanalyse).

Auch etwa mittels Holografie wird indirekte Meßtechnik angewendet, um über Interferenzmuster eine Verformung oder auch Vibration über kleinste Strecken sichtbar zu machen.

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 der Messabweichung 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

Die für die Messtechnik grundlegende Norm ist in Deutschland die DIN 1319. Darin werden festgelegt:

Schnellreferenz

 Portal: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik

Sensorik, Sensortechnologie
Messgerät, Messeinrichtung, Multimeter
Messwert, Messergebnis
Messabweichung, Messunsicherheit, Fehlergrenze, Fehlerrechnung, Messgerätefehler
Messung (Das Messen an sich), Metrologie (Die Lehre von den Maßen und Gewichten)

Schaltzeichen zur Messtechnik

Grundlagen der elektrischen Messtechnik

z. B. Analogmultimeter
deren Fehlergrenzen
z. B. Digitalmultimeter
deren Fehlergrenzen
z. B. Oszilloskope, Messschreiber
z. B. Messumformer, Messumsetzer, Messverstärker
Messsignal
für elektrische Größen
z. B. Widerstandsänderung, Wirkleistung
für nicht elektrische Größen
z. B. Temperatur, Druck (siehe unten, physikalische Größen)

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

Literatur