Eine physikalische Messung unterliegt immer bestimmten Einflussfaktoren, die sich auf das Messergebnis auswirken. Einflüsse können z. B. Schwankungen der Umgebungstemperatur oder Eigenfehler der Referenzgeräte sein. Um diese Faktoren greifbarer zu machen, ist es wichtig, neben dem tatsächlich gemessenen Wert, auch die Messunsicherheit des Prüfmittels mit anzugeben.

Der Wert, den eine physikalische Messung liefert, weicht immer vom „wahren Wert“ der physikalischen Größe ab. Deshalb ist es notwendig, diese Abweichungen oder Messunsicherheiten entsprechend zu ermitteln. Nur so können die tatsächlich gemessenen Werte beurteilt und verglichen werden.

Die Messunsicherheit (MU) des Prüfmittels wird bei einer Messung oder Kalibrierung mit angegeben, wenn an das Ergebnis einer Messung auch der Anspruch an Qualität, Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit gestellt wird.

Definition

Die MU entsteht bei der Messung. Durch die Streuung der Messung kann die Standardabweichung berechnet werden und daraus die MU, d. h. je mehr Messungen gemacht werden, desto kleiner wird die MU, da sich der Mittelwert immer mehr dem „wahren Wert“ nähert. Die Messunsicherheit kann ein absoluter oder relativer Wert sein, der sich innerhalb eines bestimmten Wertebereiches bewegt.

Die genaue Definition lautet: „Dem Messergebnis zugeordneter nichtnegativer Parameter, der die Streuung der Werte kennzeichnet, die der Messgröße auf der Grundlage der benutzten Information beigeordnet ist.“ Sie grenzt einen Wertebereich ein, innerhalb dessen der „wahre Wert“ der Messgröße mit einem anzugebenden Vertrauensniveau von 95,45 % liegt.

Vereinfacht gesagt, lässt sich dieser Wert nach einem einheitlichen Verfahren berechnen und drückt dadurch die Qualität eines Ergebnisses aus, da die gemessene Größe unter vorgegebenen Bedingungen und innerhalb eines bestimmten Werteintervalls liegt. Je geringer die MU eines Gerätes/Prüfaufbaus ist, desto eindeutiger lässt sich beurteilen, wie nah sich das gemessene Ergebnis am angegebenen Grenzwert befindet. Die MU zeigt also auch, ob Grenzwerte nur knapp oder sehr deutlich eingehalten werden.

Einflüsse

Messergebnisse können z. B. durch den Eigenfehler oder die Langzeitstabilität des Referenznormals beeinflusst werden. In diesem Fall spricht man von systematischer Abweichung. Außerdem können sich Fremdfeldeinflüsse, Übergangswiderstände an der Kontaktierung z. B. im Bereich des Prüflings oder die Anordnung des Messaufbaus auf die Ergebnisse der Messung auswirken. Diese Einflüsse werden als nicht-systematische Abweichungen bezeichnet. >> Mehr Infos dazu finden Sie in unserem Infoblatt.

Welche Bedeutung hat dies in der Metrologie?

Zusammengefasst hat die Angabe der Messunsicherheit folgende Bedeutung:

• Messresultate werden objektiviert
• Berechnungen sind widerspruchsfrei und nachvollziehbar
• Messunsicherheiten sind rückverfolgbar
• Messergebnisse sind dadurch weltweit vergleichbar (vorausgesetzt die Referenzgeräte können auf nationale Normale zurückgeführt werden)

Für wen ist ein Messunsicherheitsbudget wichtig?

Kalibrier- oder Prüflaboratorien sind durch internationale Vorschriften (ISO 17025) dazu verpflichtet, die Messunsicherheit bei einem Messergebnis einer Prüfung oder Kalibrierung mit anzugeben. Aber auch für Prüfstellen, die Wert auf qualitativ hochwertige Messergebnisse legen, ist die Erstellung eines Messunsicherheitsbudget* von Bedeutung. Sie liefern Ihren Kunden neben dem Messergebnis Ihres Prüflings gleichzeitig einen zuverlässigen und vergleichbaren Wert.

_{* unter Messunsicherheitsbudget versteht man die tabellarische Zusammenstellung, der auf eine Messgröße wirkenden Einflüsse der Messunsicherheit}

Fazit

Wenn an das Ergebnis einer Messung der Anspruch an Qualität, Zuverlässigkeit und internationale Vergleichbarkeit gestellt wird, muss die Messunsicherheit des verwendeten Prüfmittels mit einbezogen werden. Die ZERA GmbH berät Sie gerne, wenn Sie Fragen zur Erstellung eines Messunsicherheitsbudget für Ihre Prüfmittel haben. Wir schulen Sie bei Bedarf oder erstellen Ihnen ein individuelles Messunsicherheitsbudget. Sprechen Sie uns an. Wir beraten Sie gerne.

Quellen

• _{Internationales Wörterbuch der Metrologie, 2. Auflage 1994 3.9}
• _{https://de.wikipedia.org/Messunsicherheit}
• _{https://de.wikipedia.org/wiki/GUM_Norm}
• _{Messunsicherheit, ein wichtiges Element der Qualitätssicherung, Wolfgang Kessel, PTB Braunschweig}