Messung

Messen heißt, ermitteln eines Wertes durch quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Einheit (Normal) (DIN 1319 Teil 1). Messen ist Vergleich mit einer Einheit und/oder Zählen. Man erhält dadurch eine Informationsgewinn über den Istwert eines Messobjekts. Messen ist nicht Prüfen (festgelegt in DIN 2257 Teil 1), denn es wird nicht die Beurteilung auf Einhaltung geforderter Maße und Gestalt Wert verlangt.

Zum Messen gehören:

1. Eindeutige Definition der Messaufgabe und der Messgröße Die Aufgabe und die physikalische Meßgröße am bestimmten Messobjekt sind zu definieren

2. Festlegung der Einheit für das Messergenis gemäß SI Für die Einheiten gilt die Iternationale Meterkonvention von 1875 mit ihren sieben Basiseinheiten: Kilogramm, Meter, Sekunde, Mol, Candela, Ampere, Kelvin , sowie aus diesen abgeleitete Größen

3. Zusammenstellen der Randbedingungen Als Randbedigungen sind zum Beispiel Werkstück (Stoffeigenschaften, Oberfläche) oder Umgebung (Temperatur, Schwingungen) zu beachten.

4. Wahl einer Messeinrichtung oder eines Messgerätes Ist ein fertiges Messgerät für die Messaufgabe vorhanden kann es verwendet werden. Ansonsten sind Messverfahren,-prinzip,-methode festzulegen und die Messeinrichtung ist aufzubauen.

5. Kalibrieren von Messeinrichtung/Messgerät Um auf die Basiseinheit rückführen zu können, muss das Gerät kallibriert werden.

6.Durchführen der Messung und Ermitteln des Messergebnisses Es können auch mehere Messungen (Vergleichs-/Wiederholmessungen) durchgeführt werden von denen alle Messergebnisse aufzunehmen sind.

7. Berücksichtigung der Auswirkungen von Einflussgrößen Korektur von systematischen Messabweichungen und ermitteln der Messunsicherheit

8. Ermitteln des vollständigen Messergebnisses Ein Messergebnis besteht immer aus dem Messwert (gegebenenfalls Mittelwert aus einer oder mehreren Messreihen), der Standartabweichung (mit dem Erweiterungsfaktor k)

(9.)Bewertung der Messergebnisse Muss beim messen nicht unbedingt gemacht werden. Für den Prüfvorgang gehört dieser Schritt unbedingt dazu.

Meßgerät

"Gerät, das allein oder in Verbindung mit zusätzlichen Einrichtungen für Messungen gebraucht werden soll." (VIM, 1994)

Als Messgerät wird die gesamte Einrichtung bezeichnet, die zur Durchführung einer Messaufgabe erforderlich ist.

Messinstrument

Das Messinstrument umfasst das Gehäuse mit allen eingebauten Bauelementen

Messwerk

Das Messwerk ist der aktive Teil eines Messinstruments. Zum Messwerk gehören das bewegliche Organ mit Zeiger, der Skala und alle für die Wirkungsweise wichtigen Teile (z.B. Dauermagnet, Spule)

Messmethode

"Spezielle, vom Messprinzip unabhängige Art des Vorgehens bei der Messung." (DIN 1319-1, 1995)

Messverfahren

"Praktische Anwendung eines Messprinzips und einer Messmethode" (DIN 1319-1, 1995)

Messprinzip

"Die wissenschaftliche Grundlage eines Messverfahrens." (VIM, 1994) "Physikalische Grundlage der Messung." (DIN 1319-1, 1995)

Messobjekt

"Träger der Messgröße." (DIN 1319-1, 1995)

Um messen, d.h. vergleichen zu können, hat sich der Mensch ein System von Standards und Einheiten geschaffen,welche im Systeme Internationale, kurz SI-System, definiert und zusammenfassend dargestellt sind.

Beispielsweise wird der Standard der Masse durch eine kleinen, zylindrischen Platin-Iridium Zylinder dargestellt. Dieser Zylinder ist der physikalische Standard der Masse und so ist jedes dem metrischen System angehörende Land im Besitz einer Kopie jenes Urkilogramms. Traditionell wird die Masse in der Einheit kg gemessen.

Messen bedeutet nach allem die quantitative Bestimmung des Wertes einer Messgröße (Messwert) durch Vergleich mit einem geeigneten Standard gleicher Einheit.

Die Lehre von den Maßen und Gewichten heißt Metrologie. Die möglichst exakte Messung ist Aufgabe der Messtechnik. Die qualitative Bestimmung des Messergebnisses (also Messunsicherheit und Messfehler) ist Aufgabe der Fehlerrechnung.

Die Messgröße kann eine physikalische Größe sein, aber auch eine beliebige andere Größe, wie beispielsweise die Inflationsrate, der Intelligenzquotient oder die Kundenzufriedenheit.

In der Physik und den Ingenieurwissenschaften handelt es sich bei der Messgröße stets um eine physikalische Größe.

Eine Größe, wie zum Beispiel "Schönheit" wäre in diesem Fall nicht allgemein anerkannt definiert und damit auch nicht messbar. Vorlage:Lit

Messungen erfolgen durch reine Zählung oder durch Vergleich

mit einer Grundeinheit,
einem definierenden Normal (beispielsweise wird bei der Messung der Masse im SI-System mit der Masse des Urkilogramms in Paris verglichen, bei der Zeitmessung mit der Periodendauer der elektromagnetischen Strahlung eines bestimmten Feinstruktur-Energie niveauübergangs im Cäsium-Atom)
oder, im erweiterten Sinne, mit einer abgeleiteten Einheit (beispielsweise Meter/Sekunde).

Gesetze zur Regulierung von Maßeinheiten wurden ursprünglich eingeführt, um Betrug zu vermeiden. Heute beruht die Definition der Einheit meist auf wissenschaftlicher Basis und wird durch internationale Verträge geregelt. Eine Einheit dient als Bezugsgröße für die quantitative Bestimmung und Angabe des Wertes von gleichen Größen der gleichen Größenart. Der Einheit wird der Zahlenwert 1 zugeordnet. Vorlage:Lit

Es gibt sieben SI-Basiseinheiten, für die es gesetzlich vorgeschriebene Bestimmungen für die Ermittlung gibt und die weltweit normalisiert sind.

Direkte vs. indirekte Messung

Unter direkten Messungen versteht man solche, deren Ergebnis unmittelbar am Messmittel ablesbar sind, beispielsweise Messungen mit Lineal, Winkelmesser oder Maßband. Bei indirekten Messmethoden liegt das Resultat erst nach einigen Zwischenstufen vor (siehe auch Messsystem), beispielsweise Temperatur-Bestimmung von Sternen aus deren Spektrum.

Klassische Messung vs. Kopenhagener Interpretation

No elementary phenomenon is a real phenomenon until it is a measured phenomenon. (John Wheeler)

In der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik nimmt die Messung einen entscheidenden Platz ein. Anders als in der klassischen Mechanik kann eine Größe in der Quantenmechanik nicht gemessen werden, ohne das System zu beeinflussen. Dies drückt sich darin aus, dass es neben der Schrödingergleichung, die die Zeitentwicklung eines quantenmechanischen Zustands beschreibt, auch eigene Gesetze zum Verhalten des Systems bei einer Messung gibt.

von-Neumann-Mess-Schema

Das von Neumann-Mess-Schema beschreibt Messungen indem des Messgerät auch als Quanten Objekt behandelt wird. Sei der Quanten Zustand in der Superposition $|\psi \rangle =\sum _{n}c_{n}|\psi _{n}\rangle$ , wobei $|\psi _{n}\rangle$ die Eigenzustände des Messoperators ist. Um zu Messen, das Messgerät wird beschreiben durch $|\psi \rangle$ mus wechselwirken mit dem Messgerät wird beschrieben durch den Quantenzustand $|\phi \rangle$ , so dass die Gesamt-Wellenfunktion vor der Wechselwirkung ist $|\psi \rangle |\phi \rangle$ . Die Gesamt-Wellenfunktion unterliegt der unitären Entwicklung $|\psi \rangle |\phi \rangle \rightarrow \sum _{n}c_{n}|\psi _{n}\rangle |\phi _{n}\rangle$ , wobei $|\phi _{n}\rangle$ die orthonormal Zustände des Messgeräts. Die genannte unitare Entwicklung wird als Vormessung bezeichnet. Man kann auch die Wechselwirkung mit der Umgebung einführen $|e\rangle$ , so dass, nach der Wechselwrikung, the total wave function nimmt die form an $\sum _{n}c_{n}|\psi _{n}\rangle |\phi _{n}\rangle |e_{n}\rangle$ , was auf das Phänomen der Dekohärenz führt. Dies wird alles durch die Schrödingergleichung beschrieben und es gibt keine Interpretationsprobleme. Denn nun muss der problematische Wellenfunktionskollaps nicht verstanden werden als ein Prozess $|\psi \rangle \rightarrow |\psi _{n}\rangle$ auf der Ebene des Mess-System, sondern kann auch verstanden werden als ein Prozess $|\phi \rangle \rightarrow |\phi _{n}\rangle$ auf der Ebene des Messgeräts, oder als ein Prozess $|e\rangle \rightarrow |e_{n}\rangle$ auf er Ebene der Umgebung. Dies ist das von-Neumann-Mess-Schema, welches nicht wirklich das Messproblem löst, aber aber auf eine andere Ebene verschiebt. Jedoch, falls der Satz von Zuständen $\{|\psi _{n}\rangle \}$ , $\{|\phi _{n}\rangle \}$ , oder $\{|e_{n}\rangle \}$ ein Satz von Zuständen representiert, die nicht überlappen im Raum, dann kann der Kollaps beschrieben werden mit der Bohmschen Interpretation welche in diesem Fall die gleichen Vorhersagen trifft für den Kollaps in die verschiedenen Zustände wie die conventional interpretation.

Siehe auch ==

[trologie]] – Die Lehre von den Maßen und Gewichten
- Geschichte von Maßen und Gewichten
- Einheitensystem: SI-Einheiten
Messtechnik – Geräte und Methoden zur Messung

Literatur

Jörg Hoffmann: Taschenbuch der Meßtechnik. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 1998, ISBN 3-446-18834-7; Autoren: J. Biermann, K.W. Bonfig, G. Fuder, G. Gruhn, J. Hoffmann, H. Kopp, C. Lehmann, W. Richter, E. Schrüfer, K. Urbanski