Wichtige Fachbegriffe und Keywords der Messtechnik – kurz erklärt
Grundbegriffe
In der Messtechnik gibt es zahlreiche Fachbegriffe, die beschreiben, wie Messungen durchgeführt, bewertet und verarbeitet werden.
Was wird gemessen? Gemessen werden beispielsweise Größen wie: Temperatur, Druck, Spannung, Strom, Länge, Gewicht/Masse, Geschwindigkeit, Feuchtigkeit oder Kraft.
Woraus besteht ein Messsystem?
Ein Messsystem besteht typischerweise aus mehreren Komponenten:
- Sensor / Messfühler
Erfasst die physikalische Größe - Messumformer
Wandelt das Signal in eine weiterverarbeitbare Form um - Messgerät / Anzeigeeinheit
Zeigt den Messwert an oder speichert ihn - Auswertungssystem
Analysiert die Daten, oft digital per Computer oder SPS
Eine zentrale Rolle spielt dabei die Messgröße. Sie bezeichnet die physikalische Größe, die bestimmt werden soll, beispielsweise Temperatur, Druck oder elektrische Spannung. Das Ergebnis einer Messung wird als Messwert bezeichnet. Damit ein Messgerät sinnvoll eingesetzt werden kann, besitzt es einen bestimmten Messbereich, also den Bereich zwischen dem kleinsten und größten erfassbaren Wert.
Besonders wichtig ist die Genauigkeit einer Messung. Sie beschreibt, wie nah ein gemessener Wert am tatsächlichen Wert liegt. Davon zu unterscheiden ist die Präzision. Präzise Messungen liefern bei Wiederholungen nahezu identische Ergebnisse, auch wenn diese möglicherweise leicht vom tatsächlichen Wert abweichen. Eng damit verbunden ist die Reproduzierbarkeit, also die Fähigkeit, unter gleichen Bedingungen immer wieder ähnliche Messergebnisse zu erhalten.
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Auflösung eines Messgeräts. Sie gibt an, wie fein Messwerte unterschieden werden können. Ein Gerät mit hoher Auflösung kann also sehr kleine Änderungen einer Messgröße erfassen. Die Empfindlichkeit beschreibt dagegen, wie stark ein Gerät auf Änderungen der Messgröße reagiert.
Fehler & Abweichungen
In der Praxis treten häufig Messfehler auf. Dabei unterscheidet man zwischen systematischen Fehlern und zufälligen Fehlern. Systematische Fehler entstehen beispielsweise durch falsch kalibrierte Geräte oder konstante Umwelteinflüsse und führen immer in dieselbe Richtung. Zufällige Fehler hingegen entstehen unvorhersehbar, etwa durch elektrische Störungen oder kleine Schwankungen der Umgebung. Deshalb spielt die Messunsicherheit eine große Rolle. Sie beschreibt, wie stark ein Messwert vom tatsächlichen Wert abweichen könnte.
Um Messgeräte zuverlässig zu halten, werden sie regelmäßig kalibriert. Bei der Kalibrierung wird überprüft, ob die angezeigten Werte korrekt sind. Die Eichung geht noch einen Schritt weiter und ist eine gesetzlich vorgeschriebene Prüfung bestimmter Messgeräte, beispielsweise bei Stromzählern oder Waagen.
Sensorik & Signalverarbeitung
In modernen technischen Anlagen kommen häufig Sensoren zum Einsatz. Sensoren erfassen physikalische Größen und wandeln sie in elektrische Signale um. Diese Signale werden anschließend in der Signalverarbeitung weiterbearbeitet. Dabei unterscheidet man zwischen analogen Signalen, die kontinuierlich verlaufen, und digitalen Signalen, die in einzelnen Zahlenwerten dargestellt werden. Für die Umwandlung analoger in digitale Werte werden sogenannte A/D-Wandler verwendet.
Elektrische Messtechnik
Ein besonders wichtiger Bereich der Messtechnik ist die elektrische Messtechnik. Sie beschäftigt sich mit dem Erfassen und Analysieren elektrischer Größen wie Spannung, Stromstärke, Widerstand, Leistung und Frequenz. Diese Größen sind grundlegend für elektrische und elektronische Systeme und werden in nahezu allen technischen Bereichen benötigt — von einfachen Haushaltsgeräten bis hin zu industriellen Anlagen.
Zur Durchführung solcher Messungen kommen unterschiedliche Messgeräte zum Einsatz. Ein häufig verwendetes Gerät ist das Multimeter, mit dem Spannung, Strom und Widerstand gemessen werden können. Für die Darstellung zeitlicher Signalverläufe wird oft ein Oszilloskop genutzt. Damit lassen sich elektrische Signale sichtbar machen und analysieren, beispielsweise in der Elektronikentwicklung oder Fehlersuche.
In der elektrischen Messtechnik spielt außerdem die Signalverarbeitung eine wichtige Rolle. Elektrische Messsignale werden häufig verstärkt, gefiltert oder digital weiterverarbeitet. Dabei unterscheidet man zwischen analogen Signalen, die kontinuierliche Werte annehmen, und digitalen Signalen, die in Zahlenwerten dargestellt werden. Zur Umwandlung dienen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) beziehungsweise Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler).
Die elektrische Messtechnik ist besonders wichtig in Bereichen wie:
- Elektrotechnik
- Automatisierungstechnik
- Nachrichtentechnik
- Energietechnik
- Mikroelektronik
- Steuerungs- und Regelungstechnik
Sie ermöglicht die Überwachung elektrischer Systeme, die Fehlersuche in Schaltungen sowie die sichere und effiziente Steuerung technischer Prozesse.
Industrielle Anwendungen
In der industriellen Messtechnik spielen zusätzlich Themen wie Automatisierungstechnik, Regelungstechnik und Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle. Dort werden Messdaten genutzt, um Prozesse automatisch zu überwachen, Maschinen zu steuern und Produktionsfehler frühzeitig zu erkennen.
Typische Anwendungen der Messtechnik
- Temperaturüberwachung in Maschinen
- Abstandsmessung bei Robotern
- Druckmessung in Hydraulikanlagen
- Strommessung in elektrischen Schaltungen
- Qualitätsprüfung in der Produktion
- Medizintechnische Diagnostik
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