Messen, Prüfen, Kalibrieren und Eichen

Kompendium Messtechnik und Sensorik, Teil 1

Jörg Böttcher

• Verlag: Books on Demand
• Jahr: 2019
• eBook-ISBN: 9783748151937
• Auflage: 1
• Thema: Technik & Maschinenbau
• Thema: Elektrotechnik & Telekommunikation

Das E-Book behandelt in kompakter Form die grundlegenden Begrifflichkeiten und Institutionen der Messtechnik in folgenden Abschnitten: - Messen elektrischer und nichtelektrischer Größen- Messgröße, Messsignal und Messwert- Frühere Maßsysteme- Das Internationale Einheitensystem- Nicht-SI-Einheiten- Logarithmische Messwertangaben- Prüfen, Kalibrieren und Eichen- Metrologische und normende InstitutionenAußerdem ist ein Verzeichnis mit in der Messtechnik und Sensorik häufig verwendeten Abkürzungen enthalten.Es stellt den Teil 1 des Kompendiums Messtechnik und Sensorik dar. Das Kompendium versteht sich als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um messtechnische Aufgabenstellungen auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen. Es wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure, Techniker und Naturwissenschaftler, die messtechnische Systeme einsetzen. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen bzw. an Techniker- und Meisterschulen.Zu den Kompendiumsinhalten ist ein Multiple Choice-Test unter www.messtechnik-und-sensorik.org frei verfügbar. Wer diesen besteht, kann ein vom Autor Prof. Dr.-Ing. Jörg Böttcher unterzeichnetes Fortbildungszertifikat gegen eine zusätzliche Gebühr erwerben.

Messen, Prüfen, Kalibrieren und Eichen

Die Messtechnik beschäftigt sich mit dem Messen von physikalischen, mitunter auch chemischen Größen. Sie dient damit z.B. dem Ingenieur, der Temperaturen und Drücke in einer von ihm entwickelten Brennkammer analysiert. Oder dem Techniker, der auf einem Prüfstand das Abgasverhalten eines Kraftfahrzeugs untersucht. Dem Forscher, der die Schichtdicke eines neuartigen Silizium-Wafers ermittelt. Sowie dem Elektriker, der den Stromverbrauch eines Haushaltsgeräts überprüft. Diese Beispiele lassen sich beliebig fortsetzen - allen gemeinsam ist, dass Personen in unterschiedlichen Situationen an der quantitativen Erfassung derartiger Größen interessiert sind.

Noch häufiger findet sich Messtechnik innerhalb automatisierter technischer Systeme. So ist jedes moderne Kraftfahrzeug mit zahlreichen Steuer- und Assistenzgeräten ausgestattet, die auf der Grundlage gemessener Größen wie Geschwindigkeit, Raddrehzahlen, Neigungswinkel, Entfernung zum vorausfahrenden Fahrzeug etc. den Antrieb und die Fahrdynamik regeln. Heutige Waschmaschinensteuerungen messen u. a. Temperatur, Feuchte, Stromverbrauch, Trommeldrehzahl und Trommelunwucht, um einen effizienten und energieschonenden Waschprozess zu erreichen. Und keine CNC-Werkzeugmaschine (CNC: Computerized Numerical Control) jüngerer Bauart kommt ohne Positionsmessstellen aus.

In diesem ersten Kapitel wollen wir uns mit grundlegenden Begriffen der Messtechnik vertraut machen sowie kurz betrachten, welche nationalen und internationalen Institutionen mit ihren Regelwerken für messtechnische Belange zuständig sind.

Messen elektrischer und nichtelektrischer Größen

Messtechnische Lösungen basieren heute fast ausschließlich auf elektronischen Systemen. Ob Messgerät, externes Messmodul für einen PC oder für die messtechnische Funktion zuständiger Teil einer Steuerung - stets werden diese mit aus elektronischen Bauelementen bestehenden Schaltungen aufgebaut. Elektronische Schaltungen können zunächst nur elektrische Größen wie Spannungen und Ströme oder auch elektrische Leistungen, ohmsche Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten etc. messen.

Für das Messen sämtlicher nichtelektrischer Größen - was in der Mehrheit der Anwendungen von Interesse ist - werden in der Messtechnik Sensoren eingesetzt. Ein Sensor wandelt nach einem bestimmten physikalischen (oder chemischen) Funktionsprinzip die nichtelektrische Größe in ein elektrisches Signal um, das mit elektronischen Schaltungen weiterverarbeitet werden kann. Beispiele für über Sensoren erfassbare nichtelektrische Größen sind: Temperatur, Druck, Feuchte, Durchfluss, Weg, Winkel, Kraft, Druck, Beschleunigung, CO-Konzentration, Schalldruck etc.

Wir werden uns in diesem Kompendium sowohl mit dem Messen elektrischer wie auch nichtelektrischer Größen beschäftigen. Wobei wir den Fokus unserer Betrachtungen nicht auf den Entwickler entsprechender Messsysteme legen, sondern mehr auf den Anwender, der diese Messsysteme in technischen Umgebungen einsetzen bzw. in diese integrieren möchte. Wir werden dabei elektronische Schaltungsprinzipien nur insoweit betrachten, als es für ein grundsätzliches Verständnis der jeweiligen Messverfahren und deren Applikation notwendig ist.

Noch eine Bemerkung zu den Fachtermini: „Messtechnik“ als Oberbegriff beinhaltet an sich das komplette Wissen um das Messen elektrischer und nichtelektrischer Größen. Die „Sensorik“ ist ein Teilgebiet davon, das sich speziell um den Aufbau und die Anwendung von Sensoren kümmert. Von einigen Praktikern wird jedoch die „Messtechnik“ mitunter auf das Messen ausschließlich elektrischer Größen reduziert, oftmals auch nur auf die Arbeit mit typischen Labormessgeräten wie Multimeter, Oszilloskop oder Spektralanalysator. Um beide Fraktionen anzusprechen, spricht der Autor im Titel dieses Kompendiums deshalb von „Messtechnik und Sensorik“.

Messgröße, Messsignal und Messwert

Wie in Bild 1 am einfachen Beispiel einer Temperaturmessung gezeigt, geht es in der Messtechnik stets darum, eine an einem bestimmten Ort herrschende „Messgröße“ mittels eines geeigneten Aufbaus in einen „Messwert“ überzuführen. Der Messwert kann uns...

Inhaltsverzeichnis

• Vorwort
• Messen, Prüfen, Kalibrieren und Eichen
• Abkürzungen aus der Messtechnik und Sensorik
• So geht es weiter
• Multiple Choice-Test und Fortbildungszertifikat
• Impressum