Messgerät
Es gibt eine Vielzahl von Messgeräten, die allermeisten geben Aufschluss über physikalische Größen. Meistens führen sie eine zu messende Dimension auf eine bekannte physikalische Einheit (Einheit) zurück. In einzelnen Fällen ist der Begriff Sensor, also der Teil der die Messung durchführt, mit dem Messgerät gleichgesetzt. Bei der Suche nach einem Messgerät oder einer Messmethode sollte deshalb auch unter diesem Verweis gesucht werden. Eine alphabetische Liste ist unter Liste der Messwerkzeuge zu finden. Messgerät versucht eher thematisch zu gliedern und gibt eine kurze Einführung zum jeweiligen Thema. Eine Beschreibung zum Messen inklusive der Messfehler gibt es unter Messtechnik, die in Verbindung mit Steuerungs- und Regelungstechnik Grundlage moderner Automatisierungstechnik ist.
Hier soll ein kurzer Überblick über die Messgeräte und die Größe, die sie messen, helfen:
Nicht elektrische Größen
Grundlegende Messgeräte
Ohne die Grundlegenden Messgeräte zur Bestimmung der Zeit und zur Messung von Längen können keine anderen Messgeräte hergestellt bzw. benutzt werden. Andere Größen werden abgeleitet oder aber die Messgeräte werden durch Anwendung dieser Grössen bestimmt.
Zeitmessung
| Chronometer misst die Zeit (mechan. Kurzschwinger oder Quarzuhr) |  |
| Chronograph misst nicht nur die Zeit sondern zeichnet einen Zeitverlauf auf (oft mit einer anderen Größe gemeinsam) | |
| Atomuhr misst die Zeit aufgrund der bekannten Konstanz atomarer Schwingungszustände. Sie sind die genauesten Verfügbaren Uhren. | |
| Stoppuhr mechanisch oder elektrisch / elektronisch | |
| Kurzzeitwecker mechanisch od. elektrisch mit akustischem, optischem Wecksignal oder/und Schaltmöglichkeit | |
| Sonnenuhren sind historisch, Anwendung nur noch in Einzelbereichen | |
| Sanduhren sind historisch, Anwendung nur noch in Einzelbereichen | |
| Wasseruhren sind historisch (zur Zeitmessung - nicht Durchfluss!) | |
| Zeitkerzen sind historisch, Anwendung nur noch in Einzelbereichen | |
| Blumenuhren sind sehr ungenaue Vorrichtungen zur Zeitmessung, jedoch sehr hübsch anzuschauen. Verwendung als Schaustücke, zu Lehrzwecken |
Längenmessung
| Mikrometer oder Messschraube, Genauigkeit bis 0,001 mm | |
| Messuhr, Genauigkeit bis 0,01 mm, digital anzeigend bis 0,001 mm | |
| Messschieber (Schieblehre), Genauigkeit bis 0,05 mm | |
| Das Knopfmaß ist ein kleiner, einfacher Messschieber. Es ist Beispiel für die Entwicklung der Längenmessung - hier vor allem der Messschieber. Historisch war die Entwicklung solcher Instrumente ein wichtiger Schritt. Heute jedoch ist das Knopfmass nur in Bereichen einzusetzen die geringe Genauigkeitsanforderungen haben. Grund ist der fehlende Nonius ... |  |
| Lineal, Metallmaßstab, Messlineal Genauigkeit bis 0,3 mm | |
| Meterstab, Gliedermaßstab Genauigkeit bis zu 1,0 mm (ugs. Zollstock) | |
| Fadenzähler misst Strichbreiten und Linienabstände beim Druck | |
| Seilzuglängengeber (Genauigkeit je nach Aufbau, bis 0,01 mm möglich) | |
| Messlatte typisch 3 oder 5 m Länge; bei dm/cm Teilung (Zielung mit Theodolit) ca. 5 cm Genauigkeit | |
| Messrad zum Abfahren einer Messstrecke (Genauigkeit nach Aufbau) | |
| Elektronische Distanzmesser messen Strecken von einigen Dezimetern bis viele Kilometer sehr genau | |
| Laserentfernungsmesser | |
| Ultraschallentfernungsmesser | |
| Differential-Laserinterferometer |
Winkelmessung / Standortbestimmung und 3D-Messungen
Alle Geräte die Winkel im Gelände bestimmen können sind auch (unterschiedlich gut) für die Positions- oder Standortbestimmung geeignet. Hierzu werden Landkarten benötigt. Über die Winkelmessung und den Strahlensatz lässt sich auch die Höhe oder die Höhendifferenz von Objekten berechnen.
| Messlot zum Fällen des Lots |
| Die Zwölfknotenschnur ist ein Messgerät für den rechten Winkel (90°). Es beruht auf den Grundsätzen die Pythagoras beschrieben hat. Sie wird zu einem Dreieck mit den Kantenlängen von 3 : 4 : 5 gespannt. Die Knoten sind dabei äquidistant in die Gesamtseillänge geknüpft... |
| Die Groma ist ein Peilgerät. Auf einem Stab ist ein Achsenkreuz angebracht. An jedem Ende der Achsen ist ein Messlot angebracht. Nach Ausrichtung des Instruments können nun Peilungen durchgeführt werden (historisch). |
| Dioptra für Peilungen (historisch) |
| Chorobates Nivelliergerät (historisch, Beispiel: Bau von Aquädukten) |
| Winkelmesser als Werkzeug aber auch im Geodreieck |
| Schmiege, hauptsächlich zur Übertragung von Winkeln |
| Jakobstab historisch, Astronavigation und zur Bestimmung der Höhe eines Objekts |
| Astrolabium historisch, Astronavigation |
| Sextant, ein Gerät zur Navigation.Sextanten messen Winkel zwischen zwei Objekten |
| Nivelliergeräte zur Höhenmessung |
| Die Wasserwaage dient zum Horizontalen und/oder Vertikalen Ausrichten |
| GPS Satellitennavigation, direkte Anzeige der Position (Satelliten gestützt) |
| Theodolite messen Winkel und geometrische Beziehungen im Raum |
| Tachymeter messen Winkel und Entfernungen. |
| Messbildkameras sind Präzisionskameras für Photogrammetrie |
| Messprojektoren ermöglichen berührungsloses Messen |
| Planimeter messen die Fläche z.B. auf einer Zeichnung |
Masse / Gewicht (Kraft) / Dichtebestimmung
Während früher Waagen vor allem druch den geschickten Aufbau der Mechanischen Elemente (Hebel und Gewichte oder/und Federn bestimmt wurden. Ist heute die Wägetechnik durch die Elektronik(Dehnmessstreifen geprägt). Die Kunst den idealen Grundkörper für diese Dehnmesssteifen zu finden bleibt jedoch der Mechanik erhalten.
| Waagen messen die Gewichtskraft oder Masse von Körpern | |
| Dehnungsmessstreifen (DMS) werden verwendet für elektronische Plattformwaagen (mit Ringtorsionswägezelle) (z.B. für Fahrzeugwaagen) oder für Wägezellen, die sich für elektronische Auslesung eignen. | |
| Balkenwaage vergleicht das Gewicht zwischen zwei Bezugsgrößen | |
| Neigungswaage (historische Briefwaagen) | |
| Zählwaagen messen die Anzahl von Objekten auf der Basis von Vergleichsobjekten | |
| Federwaagen messen die Gewichtskraft, oder aber auch andere Kräfte | |
| Pyknometer messen das spezifische Gewicht oder die Dichte |
Härteprüfung
Eine definierte Krafteinwirkung führt zu einer bleibenden Verformung des Testkörpers oder einem Eindringen einer Prüfgeometrie in den Testkörper. Die Messgeräte werden nach dem angewandten Verfahren bezeichnet Beispiel: Brinell-Messgerät
| Der Poldihammer dient zur Messung der Härte harter Werkstoffe mittels Schlaghärteprüfung |
| Härteprüfung nach Brinell: Eine Kugel wird in die Probe eingedrückt. Der Durchmesser des Kugeleindrucks ist das Maß für den Brinellhärtewert HB. |
| Härteprüfung nach Rockwell: Eine Kugel oder ein Diamantkegel wird in die Probe eingedrückt. Die bleibende Eindringtiefe wird gemessen und aus diesem Wert die Rockwellhärte HRx abgeleitet (x steht für A, B, C oder F, je nach geprüftem Werkstoff). |
| Härteprüfung nach Vickers: Die Spitze einer vierseitigen Pyramide wird in die Probe eingedrückt. Die Diagonalen des bleibenden Eindrucks werden gemessen, aus deren Länge lässt sich der Vickershärtewert HV errechnen. |
Die verschiedenen Verfahren sind je nach Art und Härte des zu prüfendene Werkstoffs unterschiedlich gut geeignet.
Die Geschwindigkeit ist der Quotient Weg durch Zeit.
| Tachometer zeigt im Fahrzeug die Fahrtgeschwindigkeit an (und spart bei richtiger Verwendung Punkte in Flensburg) |
| Das Log misst die Geschwindigkeit bei Wasserfahrzeugen |
| Tachograph zeichnet die Geschwindigkeit auch auf |
| Radargerät misst die Geschwindigkeit über den Dopplereffekt der von einem Radarsender erzeugten und vom Fahrzeug reflektierten Radarwellen |
ist die Geschwindidkeitsänderung pro Zeiteinheit
| Beschleunigungsmessgeräte messen die Krafteinwirkung auf einen Probekörper |
Messungen an Flüssigkeiten und Gasen
| Durchflussmesser messen den Massenstrom oder den Volumenstrom |
| Magnetisch Induktive Durchflussmesser (MIDs) arbeiten ohne bewegliche Teile. Sie errechnen den Durchfluss eines elektrisch leitfähigen Mediums anhand der durch Induktion durch ein von außen angelegtes Magnetfeld resultierenden elektrischen Spannung. |
| Wasserzähler gibt es in unterschiedlichen Bauarten als Flügelrad-, Woltmann- oder Verbundwasserzähler. Sie dienen zur Bestimmung der durchflossenen Flüssigkeitsmenge (Volumen), können aber durch Differenzierung eines Abtastsignals auch zur Durchflussmessung verwendet werden. |
| Druckmessgeräte, ugs. Manometer, messen den Druck |
| Aräometer messen die Dichte einer Flüssigkeit ... |
| Rheometer messen Eigenschaften von fließenden Flüssigkeiten |
| Viskosimeter messen die Viskosität von Flüssigkeiten |
| Füllstandsmessungen zur Angabe des Flüssigkeitspegels |
| Verfahren zur Füllstandmessung Radarsensoren,Ultraschallsensoren, Kapazitive Sensoren,Konduktrometrie,Schwimmerschalter nur ein oder zwei Schaltpunkte und Thermografie |
| Echolot zur Bestimmung der Wassertiefe oder dem auffinden von schallaktiven Objekten im Wasser (seltener in Luftfahrt) s.a.Barcheck-Verfahren zur Kalibrierung eines Echolots |
| Tensiometer messen der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit |
| Manometer sind Druckmesser für Gase und Flüssigkeiten |
Messungen an Feststoffen
Alle Messgeräte zur Längenbestimmung und der Dichte, des Gewichts und Härtemessgeräte sowie Röntgengeräte können ebenfalls bei Feststoffen eingesetzt werden.
| Grindometer messen Korngrößen |
| Lysimeter messen bodenbiologische, -physikalische Daten ... |
Umweltsensorik
| Thermometer in verschieden Ausführungen | |
| Thermografie ist ein junges Gebiet der Temperaturmessung. Sie gibt über eine Farbanzeige oder eine Hell-Dunkel Darstellung eine Information über Temperatur von Flächen. Das Bild zeigt eine typische Darstellung. Es wurde von einem Kaffeeautomaten gemacht. Gut erkennbar auch die thermische Spiegelung... mehr Info unter Thermografie |  |
| Ohne eigentliches Messgerät sondern direkte Anzeige:Thermochromatische Farben zeigen einen Farbumschlag bei einer bestimmten Temperatur. Seeger-Kegel sind Formkörper die ihre Festigkeit und dadurch ihre Kontur bei einer bestimmten Temperatur ändern. Die Schmelzpunktbestimmung kann natürlich auch im umgekehrten Sinn verwendet werden. |
Meteorologische Instrumente
Diese Geräte werden in einer sehr alten Wissenschaft der Meteorologie verwendet. Sie werden natürlich aber auch in anderen technischen Bereichen eingesetzt !
| Barometer messen den Druck von Luft und auch die Höhe (Altimeter). Über die Anzeige des Luftdrucks auch zur Vorhersage des Wetters verwendet. |
| Thermometer messen die Temperatur |
| Hygrometer messen die Luftfeuchtigkeit |
| Anemometer messen die Windgeschwindigkeit. |
| Netradiometer (auch Netto Radiometer) zur Messung der Globalstrahlung (Meteorologie Gesamtstrahlungbilanz) |
| Pyranometer Globalstrahlungsensor (Meteorologie) |
| Albedometer Strahlungsbilanzsensor (Meteorologie) |
Messung der Lichtmenge / Helligkeit / Farbtemperatur
| Luxmeter messen den Lichteinfall (die Beleuchtungsstärke) in die Messzelle (häufig eine Silizium-Fotodiode). Bei einigen Geräten dient die Messzelle auch gleichzeitig zur Energieversorgung, so dass diese Geräte ohne zusätzliche Energiequelle funktionieren. |  |
| Colormeter sind Farbmessgeräte die Farbwerte von Oberflächen messen. | |
| PV-Messgeräte sind Multimess-Geräte für Solaranlagen. Gemessen wird meist Lichtintensität, Temperatur und berechnet wird der vorraussichtliche Energieertrag. |
Schallpegelmessung
Wird in den meisten Fällen zum Schutz am Arbeitsplatz verwendet. In manchmal dient sie auch zur Verbesserung von technischen Geräten (Schwingungsreduzierung) oder zur Untersuchung (Dämpfung ...).
| Schallpegelmessgerät |
Kombinierte Geräte
| Thermo- Hygrograph z.B. bei Museen |
| Multifunktions-Umweltmessgerät - Messung von Größen aus der Umwelttechnik, z.B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtungsstärke und Schallpegel. Diese Geräte sind mittlerweile für wenig Geld zu haben. Ihre Messgenauigkeit ist jedoch nicht mit hochwertigen Geräten zu vergleichen. Einsatz oft im Schulbereich oder für Home-Anwendungen |
Messen elektrischer Größen
Die Beschreibung der Elektrischen Einheiten finden sich unter Elektrische Größen
Spezielle Geräte für eine Größe
| Spannungsmesser, ugs. Voltmeter, messen die Spannung oder Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten. |  |
| Strommesser, ugs. Amperemeter, messen den Strom oder Ladungsausgleich zwischen zwei Punkten | |
| Ohmmeter messen den elektrischen Widerstand von Festkörpern (!). Dazu wird ein Probestrom durch den Festkörper geleitet. | |
| Durchgangsprüfer sind sehr einfache Formen von Ohmmetern. Die Anzeige besteht in einem optischen oder/und akustischem Signal. | |
| Wheatstonebrücke bestimmt sehr kleine Widerstände durch ein Abgleichsverfahren... | |
| Leitwertmessgeräte messen den elektrischen Widerstand einer Flüssigkeit |  |
| Konduktometer messen die spezifische Leitfähigkeit eines Mediums (z.B. Konzentration von Salzen) | |
| Galvanometer auch Galvanoskop Spezialmessgerät zur Messung sehr kleiner Gleichspannungen und -ströme | |
| Drehfeldmessgeräte zeigen die Feldorientierung eines Drehstromanschlusses an. Vor dem Siegeszug der Elektronik wurden (wie auf dem Bildbeispiel ca. 1960) Messgeräte mit kleinen Motoren verwendet. Heute geschieht die Auswertung mit elektronischen Bauteilen und die Anzeige mit LED-Anzeigen oder LCD-Displays. | |
| Messgeräte zur Kabelfehlerortung, die auf dem Prinzip der Reflexion von Impulsen bei Fehlerstellen (Kabelbruch) beruhen. | |
| Kabel-Indikatoren speisen ein definiertes Signal in ein Kabel ein und ermöglichen so die Identifikation dieses Kabels über dessen Verlauf (Beispiel in einer Kabeltrasse). Die Geräte bestehen aus einem Gerät zur Signaleinspeisung und einem Tastkopf-Gerät mit dem dieses Signal aufgespürt werden kann. |
Magnetfeld
| Der Kompass zeigt zu den Magnetpolen der Erde sofern er nicht abgelenkt wird ... |
| HALL-Messgeräte messen das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters (siehe Hall-Effekt). Sie werden zur Stommessung und Netzanalyse verwendet. |
| Leckstrom-Messgeräte messen sehr kleine Ströme die über Schutzleiter oder Schirmungen fliessen. |
| SQUID Superconducting QUantum Interference Device. Zur Messung sehr kleiner Magnetfelder. Verwendung bei der Magnetoenzephalographie MEG. Das ist eine Messung der magnetischen Aktivität des Gehirns. |
| Teslameter messen die magnetische Feldstärke |
| Kabelsuchgeräte zeigen ein durch den Strom induziertes Magentfeld an und verhindern damit eine Beschädigung des Kabels beim Bohren... |
Universelle Messgeräte für verschiedene elektrische Größen
Diese Geräte sind nicht für einen speziellen Anwendungsfall entwickelt
| Oszilloskop mit zeitlicher Darstellung und Graph |
| Multimeter nicht für hochgenaue Messungen geeignet, aber sehr verbreitet. |
| #Analogmultimeter Spannungmessung ohne eigene Stromquelle |
| #Digitalmultimeter oft mit Schnittstelle zu PC-Messwerterfassung |
| RCL-Messgerät zur Bestimmung von Widerstand,Kapazität und Induktivität |
Messen von Radioaktivität und Strahlung
| Spektrometer ermitteln die Absorption einer bestimmten Wellenlänge einer Strahlung |
| Dosimeter messen die Wirkung einer Strahlung (zeitliches Integral) |
| Geiger-Müller-Zählrohre messen den Einfall radioaktiver Strahlung |
| Szintillationszähler messen den Einfall von γ-Strahlung |
| Röntgen-Geräte messen den Strahlungsdurchgang durch ein Objekt |
Chromatographen trennen Stoffgemische bzw. ermitteln relative Wanderungsgeschwindigkeiten von Substanzen in den gewählten Medien. Die genaue Bezeichnung beschreibt den Aufbau:
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| Refraktometer zur Bestimmung der Brechzahl eines Mediums | |||
| Ultra-Zentrifugen (Analytische) messen die Dichtezusammensetzung | |||
| Kalorimeter dienen der Heizwertbestimmung | |||
| Massenspektrometer bestimmen die in einem Substanzgemisch vorhandenen Molekulargewichte | |||
| Polarimeter Bestimmen die Drehung der Lichtebene bei opt. aktiven Stoffen | |||
| Spektrometer messen allgemein die Intensitätsverteilung verschiedener Wellenlängen, Spezialfall: ermitteln die Absorption einer bestimmten Wellenlänge einer Strahlung |
Industrielle Messtechnik / Produktionsmesstechnik / Gewerbliche Messtechnik
Diese Geräte werden in den meisten Fällen zur Herstellung eines Produktes verwendet oder dienen der Qualitätsicherung der Produkte bzw. der Abrechnung von Leistungen.
| Drehmoment Messgeräte messen das Drehmoment am Angriffspunkt |
| Schichtdickenmessgeräte bestimmen die Mächtigkeit einer Schicht auf einem Träger |
Norm-Messgeräte - sind Messgeräte die eine Reihe von in einer Norm festgelegten Messungen durchführen. Diese werden meist auch protokolliert um eine Nachweisführung bei Gutachten zu ermöglichen.
Die Bezeichnung der Messgeräte geschieht nach der Norm.
Beispiel: VDE113 (EN60204) mit 10A - Schutzleiterprüfung, Hochspannungsprüfung, Widerstandmessung und Grenzbereicherkennung, Isolationsprüfung
Wichtige Norm-Messgeräte:
| VDE100 Allgemein Test für Elektrogeräte |
| VDE113 (EN60204) Test für die elektrische Ausrüstung von Maschinen |
| Erdungstestgerät Funktionsfähigkeit der Fundament-Erder |
| Steckdosentester Normgerechter Anschluß (kleiner Teilbereich von VDE100) |
Normale sind genaue Messgeräte, die zur Kalibrierung anderer Messeräte dienen.
Normale 2. Ordnung sind noch genauere Messgeräte, die zur Kalibrierung anderer Normale dienen.
Prüfstände sind Anlagen zur Fehlerkontrolle zur Qualitätssicherung oder Eichung von Messgeräten (z.B. für Wasserzähler)
Eichpflichtige Messgeräte
Messgeräte, deren Messergebnis zur Berechnung von gewerblichen Leistungen verwendet werden (z.B. Waagen im Handel, Wasserzähler), müssen eichgesetzliche Auflagen erfüllen. Das heißt, ihre Bauart muss von der PTB zugelassen und die Geräte müssen geeicht sein, wobei eine Eichung nach einer bestimmten Zeit durch staatlich anerkannte Prüfstellen mit einem von der Eichbehörde zugelassenen Normal aufgefrischt werden muss. Das Eichgesetz definiert Eichfehlergrenzen, die für verschiedene Lastbereiche nicht überschritten werden dürfen.
Beispiele: Waagen, Wasserzähler, Gaszähler, Stromzähler, Wärmezähler, Heizungsverdunster, Kraftstoffzähler
Medizinische Messgeräte / Messgeräte in der Medizin
für Messgeräte in der Medizin gelten besondere Regeln. Sie müssen die Vorschriften der MedGV, der Medizin-Geräte-Verordnung einhalten. Dies gilt aber nur für Messgeräte die a) als Medizinische Geräte eingestuft und b) in der anerkannten Medizin verwendet werden. Der Bereich der alternativen Medizin bleibt davon unberührt. So fallen das Tesla-Meter, ein Biofeld-Messgerät oder die Körperfettwaage nicht unter die Bestimmungen.
| Blutzucker Messgerät - Ist ein wichtiges Gerät für Diabeteskranke. Mit ihm wird der aktuelle Wert des Glucose-Spiegels im Blut bestimmt. Neben der klassischen Methode, bei der ein Tropfen Blut benötigt wird, gibt es auch neuere Ansätze von Messgeräten die eine unblutigte Messung ermöglichen. |
| Blutdruck-Messgerät damit wird zumeist das unblutige Messen des Blutdrucks nach Riva Rocci beschrieben. Neben diesem Bekannten (mit der Manschette zum Aufpumpen und dem Zeiger/Digitalanzeige, gibt es noch klinische Verfahren, bei denen der Blutdruck in einem Blutgefäß meist in einer Vene gemessen wird. |
| Körperfettwaage gibt neben dem Gewicht auch den Anteil von Körperfett an. |
| EKG-Geräte sind medizinische Geräte zur Anzeige und Aufzeichnung der Summe der elektrischen Aktivitäten aller Herzmuskelfasern. |
| EEG-Geräte sind medizinische Geräte zur Anzeige und Aufzeichnung der von außen messbaren elektrischen Aktivitäten des Gehirns |
Siehe auch...(Ergänzendes zum Thema Messgeräte)
Ausgleichungsrechnung, Fehlerrechnung, Fehlerfortpflanzung, Eichung, Kalibrierung, Messtechnik, Standardabweichung, Messgenauigkeit, Messunsicherheit, Sensoren, Effektivwert, Echteffektivwert, Alte Maße und Gewichte, Geschichte von Maßen und Gewichten,... oder einfach Physik
Literatur zum Thema Messgeräte
| Titel: | Autor: | Verlag: | Jahr: |
| Taschenbuch der Meßtechnik | H.R. Tränkler | Oldenbourg, München | 1992 |
| Taschenbuch der Meßtechnik | Jörg Hoffmann | Fachbuchverlag, Leipzig | 2004 |
| Elektronische Meßtechnik | Wolfgang Schmusch | Vogel Buchverlag, Würzburg | 1991 |