Advertorial: Messdaten erfassen – Messunsicherheit beurteilen Die richtige Strategie optimiert das Messen mechanischer Grössen

Nach welchem Messprinzip arbeitet ein Kraftaufnehmer? Liefert er ein Strom- oder ein Spannungssignal? Wie schliesst man ihn an den Messverstärker an? Welche Abtastrate passt zur Anwendung? Wann ist ein Tiefpass-Filter empfehlenswert? Wie ermittelt man normgerecht die Messunsicherheit? Im Arbeitsalltag bleibt für die Beschäftigung mit diesen Fragen oft wenig Zeit.

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Dabei ist die eingehende Beschäftigung mit der Messdatenerfassung Voraussetzung für ein sinnvolles und verlässliches Messergebnis. Moderne digitale Messelektroniken mit komfortablen Plug-and-Play-Lösungen bieten viele Vorteile: So lassen sich z. B. Sensoren und Kabel problemlos anschliessen, Messergebnisse lokal speichern, zur Prozesssteuerung weiterleiten oder direkt mit der passenden Software auswerten. Auch wenn es nicht so klingen mag, Anwender müssen dennoch über ein grundlegendes Verständnis der Messmethoden verfügen und ihre Messaufgabe genau kennen. Denn jede Messelektronik muss sinnvoll parametriert werden – voreingestellte Werte können u.U. für die individuelle Applikation völlig unpassend sein.

Als besonders problematisch hat sich die Festlegung der richtigen Abtastrate erwiesen. Die am häufigsten eingesetzte Methode (Nyquist-Theorem) eignet sich z. B. für Kraftmessungen meist nicht. Die Folge: Relevante Informationen des analogen Signals werden nicht digitalisiert und gehen verloren. Die Fehlerrate kann hier immerhin im zweistelligen Bereich liegen! Ähnliches gilt für die Auswahl eines passenden Tiefpassfilters, der Störsignale eliminiert. Passt die gewählte Einstellung nicht zur Messaufgabe, können die Ergebnisse bis zu 30% vom tatsächlichen Wert abweichen. Daher tragen die Installation der Messkette und die Wahl der passenden Messparameter im Datenerfassungssystem (DAQ) entscheidend zum Gelingen einer Messung bei. Scheitert sie, bedeutet das Zeitverlust und höhere Kosten.

Ohnehin sind Messergebnisse nicht absolut genau. In Abhängigkeit der eingesetzten Komponenten, der Prozessdynamik und -bedingungen sowie vieler weiterer Einflussgrössen sind sie mit einem Unsicherheitsbereich versehen. Er wird gemäss GUM-Leitfaden ermittelt und ist Bestandteil jedes Messergebnisses. Früher oft vernachlässigt, ist die Bedeutung der Messunsicherheit in den letzten Jahren stark gewachsen. Denn immer neue, strengere Regularien in Industrie und Forschung erfordern hohe Genauigkeit und enge Toleranzen. Umso wichtiger ist es zu wissen, in welchem „Vertrauensbereich“ ein Messergebnis sich bewegt. Der Schlüssel für die Beurteilung der Messunsicherheit liegt dabei weniger in der Beherrschung der Mathematik als vielmehr im grundlegenden Verständnis der Einflussgrössen. Neben den technischen Daten der Messgeräte und der Einrichtung der kompletten Messkette ist das v.a. die genaue Kenntnis des Prozesses. Denn die Messunsicherheit hängt unmittelbar vom individuellen Prozess ab.

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