Mit Messinstrumenten kann man viele verschiedene Dinge bestimmten und messen. Gerade im industriellen Alltag sind diese Geräte nicht mehr wegzudenken. Dabei sollte man einige Eigenschaften beachten.
Was ist die Aufgabe von Messinstrumenten?
Mit Messinstrumenten kann man verschiedene Werte bestimmen. Sie können Informationen über geometrische und physikalische Größen liefern. In der Regel wird über Zahlen oder Ziffern der zu bestimmende Wert angezeigt. Dieser Wert wird als Messwert bezeichnet und ist das Produkt aus Zahlenwert und Einheit.
Mit dem Begriff „Einheit“ meint man in der Physik dabei die Vergleichsgröße, die zur Bestimmung der Größe herangezogen wird. Die Festlegung ist dabei ziemlich willkürlich. Meist wird irgendein Objekt (Normale) gewählt, das den Normalwert liefert und die zu messende Größe in Abhängigkeit dazu gemessen.
Das Verhältnis zwischen Normale und dem gemessenen Wert bezeichnet man dann als Zahlenwert
Die unterschiedlichen Methoden, die man anwenden kann, um einen Wert zu bestimmen, werden in der Messtechnik bestimmt und festgelegt. So hat man eine klare Regelung, auf welche Weise die Messung erfolgen und kann sich damit auf die gemessenen Werte verlassen. Denn die Messinstrumente werden auch im Rahmen der DIN 1319-1 geregelt.
Das Verhältnis zwischen Normale und dem gemessenen Wert bezeichnet man dann als Zahlenwert.(#01)
DIN 1319: Die Grundlage der Messtechnik
Die Deutsche Industrie Norm (DIN) 1319 gilt heute als die grundlegend Vorschrift für Messgeräte und die gesamte Messtechnik. Heute ist sie in vier verschiedene Teile aufgeteilt, das war zu Beginn noch nicht der Fall. Seit 1942 kann man sich auf die DIN 1319 berufen, wenn man valide Daten zu Messinstrumenten und Messtechnik haben möchte.
Nach ersten Überarbeitungen in den Jahren 1962 und 1963 wurde die DIN in ihre heutigen vier Teile aufgeteilt:
- DIN 1319-1: In dieser Norm werden die Grundbegriffe der Messtechnik festgelegt. Nach mehreren Überarbeitungen gilt seit dem Jahr 1995 die noch heute gültige Vorschrift.
- DIN 1319-2: Diese DIN Vorschrift beschreibt die Messinstrumente, die bei einer genormten Messung verwendet werden dürfen. Seit 1968 gibt es diese Norm, die man in ihrer jetzigen Fassung seit dem Oktober 2005 kennt.
- DIN 1319-3: Hier geht es darum, jeweils eine einzelne Messgröße zu überprüfen und ihre Auswirkungen auf den gesamten Prozess der Messtechnik darzustellen. Konkret will man hier beschreiben, wie groß die jeweilige Messunsicherheit ist. Auch diese Norm wurde zum ersten Mal im Jahr 1968 definiert. Seit ihrer letzten Überarbeitung im Jahr 1996 ist sie unter dem Titel „Begriffe für die Messunsicherheit und für die Beurteilung von Messgeräten und Messeinrichtungen“ gültig.
- DIN 1319-4: In dieser Norm wird geregelt, wie die Auswertungen der erfolgten Messungen zu handhaben sind. Auch Ausnahmefälle wie Ausgleichsrechnungen und die gemeinsamen Funktionen mehrerer Messgrößen werden hier beschrieben. Die aktuelle Fassung dieser DIN stammt aus dem Jahr 1999.
Warum benötigt man Messinstrumente?
Ohne Messinstrumente wüsste man weder wie spät es ist, noch könnte man grundlegende Größen wie Längen oder Breiten sicher angeben. Aber nicht nur das: Ohne die Messinstrumente für Basis-Größen wie Zeit und Längeneinheiten, könnte man auch andere Messinstrumente, die man auch für den industriellen Alltag benötigt, nicht herstellen.
Zu den nicht-elektrischen Größen, die mit einem Messinstrument gemessen werden können, zählen:
- Zeit
- Längen
- Zahlen und Zählen
- Flächen
- Volumen
- Ort
- Winkel
- Richtung
- Masse
- Gewichtskraft
- Dichte
- Temperatur.
Diese Größen lassen sich mit ganz unterschiedlichen Messinstrumenten bestimmen und messen, die je nach geforderten Daten unterschiedlich genau sein können und müssen. So gibt es gerade bei der Temperaturmessung auch heute noch Thermometer, die es bereits in früheren Zeiten gab und die auch heute noch in Gebrauch sind. Zum Teil deshalb weil sie einen dekorativen Wert haben.
Man denke hier an das Galileo-Thermometer. Oder weil eine sehr exakte Temperaturbestimmung überhaupt nicht benötigt wird. In diesem Fällen reihen durchaus noch die herkömmlichen Thermometer aus, während man für genauere und exaktere Messungen lieber auf moderne Thermometer wie Bolometer oder Ramanthermometer zurückgreifen sollte.
So gibt es gerade bei der Temperaturmessung auch heute noch Thermometer, die es bereits in früheren Zeiten gab und die auch heute noch in Gebrauch sind. Zum Teil deshalb weil sie einen dekorativen Wert haben. Man denke hier an das Galileo-Thermometer.(#02)
Wie werden elektromagnetische Größen gemessen?
Neben den Basis-Größen gibt es auch Messinstrumente für andere Größen, die man bestimmen möchte. Hierzu zählen die elektromagnetischen Größen, die sich unterschiedlich aufteilen und mit unterschiedlichen Geräten gemessen werden.
An erster Stelle unter den elektromagnetischen Größen steht die Elektrizität, die mit:
- Frequenzmesser
- Widerstandsmessinstrument
- Energiemessinstrument
- Leistungsmesser
- Elektrofeldmeter
- Strommessinstrument
- Spannungsmessgerät
- u.a.
gemessen werden kann.
Auch hier gilt, dass je nach tatsächlich gewolltem Messergebnis oder nach Genauigkeit der Messung verschiedene Messinstrumente zum Einsatz kommen können. Auch die Verwendung von mehreren Messinstrumenten bei einer Messung ist denkbar und kann unter Umständen das Ergebnis validieren. Gerade im industriellen Alltag sollte man dies jedoch nicht auf eigene Faust ausprobieren, sondern in jedem Fall ausführliche Informationen sammeln und im Zweifel immer den Kontakt zu einem Fachmann für Messinstrumente suchen.
Zu den weiteren elektromagnetischen Größen zählen das Magnetfeld und die Radioaktivität, zu deren Bestimmung ebenfalls viele verschiedene Messinstrumente auf dem Markt sind.
Das Magnetfeld lässt sich unter anderem mit:
- Einem Kompass
- Fluxmeter
- Magnetometer
- Hall- oder Förster-Sonden
messen.
Auch hier sollte bei der Messung vorab die Frage beantwortet werden, welche genaue Messgröße bestimmt werden soll, da die verschiedenen Messinstrumente unterschiedliche Werte messen. Radioaktivität lässt sich mit Strahlungsdetektoren messen, die es ebenfalls in verschiedenen Ausprägungen und Formen gibt.
Zu nennen sind hierbei:
- Der Geigerzähler (eigentlich: Geiger-Müller-Zählrohr)
- Spektrometer
- Röntgen-Geräte, die die Strahlung messen, die durch ein Objekt hindurch diffundiert
- Szintillationszähler, die Alpha-, Beta- oder Gammastrahlen messen können
Video: Messgeräte und Messinstrumente
Die Messung anderer Größen mit Messinstrumenten
Daneben gibt es bestimmte Größen, die entweder von den Basis-Größen (Zeit, Raum, Länge…) oder den elektromagnetischen Größen abgewandelt sind. Auch hierfür gibt es natürlich entsprechende Messinstrumente, die auch im industriellen Alltag zum Einsatz kommen.
Die Geschwindigkeit lässt sich unter anderem mit einem:
- Tachograph
- Radargerät
- Fahrtmesser
- Tachometer
bestimmen. Daneben gibt es aber auch Messinstrumente, die ausschließlich im industriellen Alltag benutzt werden. Wie das Laser surface velocimeter, das die Vorschubgeschwindigkeit eines oder mehrerer Produktionsstränge misst, die in der Industrie zum Einsatz kommen.
Die Drehzahl, ebenfalls eine Größe, die im industriellen Alltag eine Rolle spielt, kann auch auf unterschiedliche Arten gemessen werden:
- Mit einem Drehzahlmessinstrument
- mit einem Hall-Sensor
In früheren Zeiten benutzte man für die Messung der Drehzahl einen Gyrometer, der jedoch heutzutage, besonders für den industriellen Alltag, komplett an Bedeutung verloren hat.
In früheren Zeiten benutzte man für die Messung der Drehzahl einen Gyrometer, der jedoch heutzutage, besonders für den industriellen Alltag, komplett an Bedeutung verloren hat.(#03)
Messinstrumente in der industriellen Produktion und Messtechnik
Messinstrumente im industriellen Alltag können verschiedene Aufgaben erfüllen und werden dementsprechend unterschiedlich angewendet. Unterscheiden muss man hierbei, ob das Messinstrument in der Produktion selbst, oder in nachgeschalteten Abläufen wie der Qualitätssicherung oder in der Prüfung der Werkstoffe eingesetzt werden soll.
Für die Prüfung der Werkstoffe und der Materialeigenschaften verwendet man unter anderem:
- Poldihammer: Wird benutzt, um die Härte an Bauteilen und Erzeugnissen zu bestimmen
- Diamantkegel
- vierseitige Pyramide zur Bestimmung des Vickershärtewertes
- Rheometer: damit wird die Verformung eines Produktes oder das Fließverhalten bestimmter Materie bestimmt.
- Tribometer: damit wird Reibung und Verschleiß nachvollziehbar gemacht.
Messinstrumente im industriellen Alltag können verschiedene Aufgaben erfüllen und werden dementsprechend unterschiedlich angewendet. (#04)
Normmessgeräte im industriellen Alltag
Des Weiteren spielen für den industriellen Alltag die sogenannten Normmessgeräte eine große Rolle. Denn mit ihnen kann eine bestimmte Norm so nachgewiesen werden, dass sie protokolliert und nachvollziehbar ist. Gerade im Hinblick auf Normierungsvorgänge oder auch für Gutachten ist das eine sehr wichtige Angelegenheit. Messinstrumente, die dazu dienen, werden in der Regel nach der Norm benannt, die sie überprüfen sollen.
Wichtig sind dabei folgende Messinstrumente in der Messtechnik und im industriellen Alltag:
- VDE 113 mit 10 A: dient der Prüfung gewisser elektrischer Größen, wie Schutzleiter, Hochspannung, elektrischem Widerstand und Isolation.
- VDE 100: dient der allgemeinen Prüfung von Elektrogeräten
- Messinstrumente zum Test der Erdung
- Messgeräte, die die Funktionstüchtigkeit der Steckdosen überprüfen (in VDE 100 mit geregelt)
- Messgeräte der Daten- und Kommunikationstechnik: Diese Messinstrumente sind vielfältig und unterschiedlich aufgebaut. Es gibt in diesem Bereich Geräte, die beispielsweise Kabelanschlüsse überprüfen die korrekt ausgeführte Technik (Stärke von Signal und Pegel). Im industriellen Bereich werden diese Geräte häufig für Feldbusse oder Ethernet benutzt.
Messinstrumente im industriellen Alltag müssen geeicht werden
Werden die Messgeräte im industriellen Alltag benutzt, müssen sie in festgelegten Abständen gewartet und geeicht werden. Der Grund liegt darin, dass das Protokoll, das mit den Messgeräten zustande kommt, überprüfbar und das Geräte nachweislich vertrauenswürdig sein muss. Das gelingt nur, wenn auch die Messgeräte überprüft werden.
Zunächst muss das Gerät also von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt zugelassen werden, die auch dafür zuständig ist, dass das Messinstrument geeicht wird. Im sogenannten Eichgesetz ist geregelt, wann die Überprüfung des Messgerätes zu erfolgen hat und welche Abweichungen von der Norm noch tolerabel sind.
Im Zuge der immer weiter voranschreitenden Europäisierung gibt es seit dem Jahr 2004 auch eine „Europäische Messgeräterichtlinie“, die mittlerweile auch Einzug in das nationale Recht der Mitgliedsländer der EU gefunden hat. So ist sichergestellt, dass die Normen für industriell genutzte Messinstrumente nicht nur national Gültigkeit haben, sondern eu-weit gelten.
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