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Messgerät

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Messgeräte dienen zum Bestimmen physikalischer 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 Auswahl eines Messgeräts oder einer Messmethode sollte deshalb auch unter diesem Verweis gesucht werden. Eine alphabetische Liste ist unter Kategorie:Messgerät 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. Der Artikel unterscheidet nicht zwischen Messgeräten und Prüfgeräten (siehe auch Prüfmittel) . Prüfgeräte stellen fest, ob der geprüfte Gegenstand die geforderten Bedingungen einhält oder nicht. Prüfen ist immer mit einer Entscheidung verbunden, beispielsweise zwischen Gut und Schlecht. Im Gegensatz hierzu geben Messgeräte einen Messwert, bestehend aus Zahlenwert und Einheit, wieder, der ohne Wertung dargestellt wird. Bei Norm-Messgeräten kann die Zuordnung fließend sein. Neben der Anzeige von Werten, die eine echte Messung ermöglicht, kann auch eine Aussage, das heißt eine Wertung ausgegeben werden.

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. Eine Messtheorie liefert die Protophysik.

Zeitmessung

Paradoxe Sanduhr

Die Zeit wird mit verschiedenen Uhren gemessen.

  • 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 oder 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!)
  • Feueruhren sind Zeitmesser die mit einer Flamme funktionieren..
  • Blumenuhren sind sehr ungenaue Vorrichtungen zur Zeitmessung, jedoch sehr hübsch anzuschauen. Verwendung als Schaustücke, zu Lehrzwecken

Längenmessung

Knopfmaß

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.

Masse / Gewicht (Kraft) / Dichtebestimmung

Während früher Waagen vor allem durch 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.

Balkenwaage

Temperatur

Messung durchThermometer in verschieden Ausführungen Frühe Thermometer

Thermochromatische Farben zeigen einen Farbumschlag bei einer bestimmten Temperatur.
Segerkegel sind Formkörper die ihre Festigkeit und dadurch ihre Kontur bei einer bestimmten Temperatur ändern. Die Schmelzpunktbestimmung kann natürlich auch im umgekehrten Sinn verwendet werden.


mit elektrischer Energie

Thermografisches Bild
  • Über 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.
  • Bolometer messen die Einwirkung von (Wärme-)Strahlung auf einen Probekörper.

siehe auch Kategorie:Temperaturmessung

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 Johann August 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 prüfenden Werkstoffs unterschiedlich gut geeignet.

Messen elektrischer Größen

Die Beschreibung der elektrischen Einheiten finden sich unter Elektrische Größen. Prinzipiell unterscheidet man zwischen Analog- und Digitalmessgerät beziehungsweise -messwerk. Beim Analogmessgerät muss mit einem Parallaxefehler gerechnet werden.

Spezielle Geräte für eine Größe

Wheatstonebrücke-Messgerät
Historisches Drehfeldmessgerät

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.
  • Fluxmeter messen den magnetischen Fluss. Verwendung oft in Verbindung mit einer Helmholtz Spule.
  • Protonen-Magnetometer
  • 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.
  • Elektrofeldmeter messen die magnetische Feldstärke
  • Teslameter messen die magnetische Feldstärke in Tesla
  • Faraday-Waagen messen die Wirkung eines definierten Magentfelds auf einen Probekörper
  • Kabelsuchgeräte zeigen ein durch den Strom induziertes Magnetfeld an und verhindern damit eine Beschädigung des Kabels zum Beispiel beim Bohren.

Messen von Radioaktivität und Strahlung

häufig Filmdosimeter

Abgeleitete Messgeräte

Sind aus den ursprünglichen Messgeräten entstanden

Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit ist der Quotient Weg durch Zeit.

Bei einem Taxi wird auf Basis von Weg und Zeit mit einem Taxameter der zu entrichtende Fahrpreis errechnet ...
  • Das Log misst die Geschwindigkeit bei Wasserfahrzeugen
  • Der Fahrtmesser misst die Geschwindigkeit bei Luftfahrzeugen
  • Das Variometer gibt die Steig- oder Sinkgeschwindigkeit bei Flugzeugen an
  • Tachograph zeichnet die Geschwindigkeit auch auf
  • Radargerät misst die Geschwindigkeit über den Dopplereffekt der von einem Radarsender erzeugten und vom Fahrzeug reflektierten Radarwellen.
  • Lidar: Lidar steht für "light detection and ranging" und ist eine dem Radar ("radiowave detection and ranging") verwandte Methode zur Fernmessung atmosphärischer Parameter.


Beschleunigung

Beschleunigungsmessgeräte messen die Krafteinwirkung auf einen Probekörper.

Zurückgelegter Weg

Drehzahl

  • Drehzahlmessgerät mechanisches od. elektronisches Messgerät, häufigste Anwendung im KFZ Bereich, gibt eine Aussage über die Umdrehungen eines Aggregats (Motor,...). Bei bekannter Übersetzung kann auch Geschwindigkeit / Weg darüber ermittelt werden.
  • Gyrometer (historisch) mechanischer Aufbau zur Drehzahlbestimmung

Messungen an Flüssigkeiten und Gasen

siehe auch Mostwaage Wein, Laktodensimeter Milch,...
gänige Verfahren: Radarsensor,Ultraschallsensor, Kapazitiver Sensor, Konduktometrie, 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
  • Potetometer messen den Wasserverbrauch einer Pflanze
  • PH-Meter messen den PH-Wert(Säure,Lauge) einer Flüssigkeit

Messungen an Feststoffen

Alle Messgeräte zur Längenbestimmung und der Dichte, des Gewichts und Härtemessgeräte sowie Röntgengeräte können ebenfalls bei Feststoffen eingesetzt werden.


Meteorologische Instrumente

Diese Geräte werden in einer sehr alten Wissenschaft der Meteorologie verwendet. Sie werden natürlich aber auch in anderen technischen Bereichen eingesetzt !

Messung der Lichtmenge / Helligkeit / Farbtemperatur

Luxmeter mit externer Messzelle
  • 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.
  • Fotometer messen Lichtintensität
  • Colormeter sind Farbmessgeräte die Farbwerte von Oberflächen messen.
  • PV-Messgeräte sind Multimess-Geräte für Solaranlagen. Gemessen wird meist Lichtintensität, Temperatur und berechnet wird der voraussichtliche Energieertrag.

Schall / Schallpegelmessung

Schallpegelmessgeräte messen in den meisten Fällen den Schalldruckpegel. Zu diesem Zweck enthalten sie ein präzises Mikrofon, eine hochgenaue Verstärkerschaltung und eine logarithmische Anzeige. Der Schalldruckpegel wird aus allen Richtungen gleich gut empfangen, weshalb Position und Orientierung des Geräts keine Rolle spielen. Die Messgeräte werden in den meisten Fällen zur Bestimmung von Lärmbelastungen am Arbeitsplatz und im Straßenverkehr verwendet. Ein weiterer Einsatzzweck ist die Bestimmung von Schwingungen und Laufgeräuschen an technischen Geräten und der Untersuchung von Gegenmaßnahmen auf ihre Wirksamkeit.

  • Peakmeter geben den Schalldruck einer Ton-Aufzeichnung an und dienen zur Aussteuerung der Aufnahme
  • Speckle-Muster-Interferometrie (ESPI) Schwingungsanalyse und Formerfassung
  • Lasermikrofon

Kombinierte Geräte

  • Thermo- Hygrograph beispielsweise bei Museen
  • Multifunktions-Umweltmessgerät - Messung von Größen aus der Umwelttechnik, beispielsweise 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 Heim-Anwendungen.

Universelle Messgeräte für verschiedene elektrische Größen

Diese Geräte sind nicht für einen speziellen Anwendungsfall entwickelt:

  • Oszilloskop mit zeitlicher Darstellung und Graph
  • Multimeter Hand-Multimeter "aus dem Baumarkt" sind nicht für hochgenaue Messungen geeignet. Professionelle Tischergäte hingegen messen auf bis zu acht Stellen hinter dem Komma genau.
  • RCL-Messgerät zur Bestimmung von Widerstand, Kapazität und Induktivität


Analytische Messgeräte

Industrielle Messtechnik / Produktionsmesstechnik / Gewerbliche Messtechnik

Diese Geräte werden in den meisten Fällen zur Herstellung eines Produktes verwendet oder dienen der Qualitätsicherung der Produkte beziehungsweise der Abrechnung von Leistungen.

mehr zu diesem Thema siehe auch Werkstoffprüfung

Norm-Messgeräte

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)

Daten-/Kommunikationstechnik

Diese Norm-Messgeräte untersuchen die korrekte Ausführung der Kabelanschlüsse (Verbindung zwischen Stecker und Kabel und/oder die Physik der Datentechnik, also Pegel des Signals und Störungen. Im industriellen Bereich werden diese Geräte vor allem für Feldbusse oder Ethernet verwendet. Neben den Testern also Geräten die, die Physik untersuchen gibt es noch Protokoll-Analyse-Geräte die den Dateninhalt untersuchen. Die Aufzählung gibt nur exemplarisch einige typische Geräte wieder.

Feldbusse
  • Profibus Tester: Pegelhöhe, Datendurchsatz, Umlaufzeit, Terminierung, Slave-Liste
  • CAN-Bus Tester: Error-Frames, Datendurchsatz,
  • AS-Interface-Bus Tester: Pegelhöhe, Slave-Liste, Slave-Nr. zuweisen
Ethernet

Ist aufgrund seiner Verbreitung das System für das es die größte Anzahl von Analyseprogrammen gibt. Hier eine kleine Auswahl ohne Wertung...

  • Ethernet-Cabel Check Tester: Thin Ethernet (RG98U), Thick Ethernet (yellow cable), RJ45
  • MRTG Analyse: Multi Router Traffic Grapher Darstellung Netzwerkverkehr unter anderem
  • Ethereal Analyse: Verwendete Datenkanäle eines Netzwerks
  • nmap Analyse: Netzwerk-Scanner mit vielen Funktionen

Normale

  • 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 (beispielsweise für Wasserzähler).

Eichpflichtige Messgeräte

Messgeräte, deren Messergebnis zur Berechnung von gewerblichen Leistungen verwendet werden (beispielsweise 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, Kraftstoffzähler

Beispiel für ein ausnahmsweise erlaubtes nicht eichpflichtiges Messgerät: Heizkostenverteiler

Am 30.04.2004 wurde die Europäische Messgeräterichtlinie (MID) veröffentlicht, deren Umsetzung in nationales Recht bis zum 20.10.2006 stattfinden muss.

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 Teslameter, 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
  • Aktometer zum Erfassen der Bewegungsaktivität
  • E-Meter auch Elektropsychometer zum Messen des elektrischen Hautwiderstands
  • Ergometer mißt die körperliche Arbeit bzw. Leistung
  • Fieberthermometer zum Messen der (menschlichen) Körpertemperatur

technische Hilfsmittel für Messungen in der Medizin

Sind nicht eigentlich Messgeräte werden aber für Messungen verwendet ...

siehe auch

Ausgleichungsrechnung, Fehlerrechnung, Fehlerfortpflanzung, Eichung, Kalibrierung, Messtechnik,Phasenschiebeverfahren, Standardabweichung, Messgenauigkeit, Messunsicherheit, Protophysik, Registrierapparat, Sensoren, Messsysteme, Effektivwert, Echteffektivwert, Alte Maße und Gewichte, Geschichte von Maßen und Gewichten, oder einfach Physik

Literatur

  • 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
  • Handbuch der Messtechnik, Jörg Hoffman, Hanser, München, 2005
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