Messgerät

Messgeräte (auch Messinstrumente genannt) dienen zur Bestimmung geometrischer oder physikalischer Größen. Meistens führen sie im Rahmen einer Messung mittels einer Skalen- oder Ziffernanzeige auf eine quantitative Aussage über die zu messende Größe. Diese Aussage, der Messwert, wird als Produkt von Zahlenwert und Einheit angegeben. Die prinzipiell zugrunde liegenden Messmethoden werden unter Messtechnik angegeben. Allgemeine Merkmale der Messgeräte gemäß DIN 1319-1 werden unter Messmittel aufgeführt.Norm DIN 1319-1, Januar 1995: Grundlagen der Messtechnik – Teil 1: Grundbegriffe. Statt einer ablesbaren Anzeige kann ein Messgerät auch ein Signal, vorzugsweise ein elektrisches Signal, ausgeben; oder es kann Daten speichern, elektronisch oder auf Papier (z. B. als Messschreiber oder Registrierapparat).

Eine Messeinrichtung ist in den „Grundlagen der Messtechnik“ in DIN 1319 als „Gesamtheit aller Messgeräte und zusätzlicher Einrichtungen zur Erzielung eines Messergebnisses“ definiert und besteht im einfachsten Fall aus einem einzigen Messgerät.

Messgeräte zur Ausführung von Messungen zählen allgemein zur Gruppe der Messmittel. Werden diese zur Prüfung eingesetzt, werden sie gemäß DIN 1319-2 auch als Prüfmittel bezeichnet.Norm DIN 1319-2, Oktober 2005: Grundlagen der Messtechnik – Teil 2: Begriffe für Messmittel.

Das Messgerät kann fehlerhaft arbeiten, bzw. der Messwert kann Messabweichungen enthalten; diese sind herauszurechnen bzw. in ihrer Größe abzuschätzen. Besonders genaue Messgeräte können zur Kalibrierung, Justierung oder Eichung anderer Messgeräte dienen (siehe auch Messmittelüberwachung). Für ermittelte Werte kann eine Messunsicherheit angegeben werden.

Messung nichtelektrischer Größen Grundlegende Messgeräte

Ohne die grundlegenden Messgeräte zur Bestimmung der Zeit und zur Messung von Längen sowie dem simplen Zählen können keine anderen Messgeräte hergestellt bzw. benutzt werden. Andere Größen, auch Basisgrößen werden abgeleitet oder aber die Messgeräte werden durch Anwendung dieser Größen bestimmt.

Zeitmessung

mini|Wanduhr mit Pendelwerk

Die Zeit wird mit verschiedenen Uhren gemessen: Sonnenuhren sind historisch, Anwendung heute nur als Dekoration oder für Lehrzwecke Sanduhren sind historisch, Anwendung nur noch in Einzelbereichen Wasseruhren sind historisch (zur Zeitmessung – nicht Durchfluss!) Blumenuhren sind sehr ungenaue Vorrichtungen zur Zeitmessung, jedoch sehr hübsch anzuschauen. Verwendung als Schaustücke, zu Lehrzwecken. Feueruhren waren kultische Zeitmesser, die eine aromatische Masse verbrannten. Kerzenuhren und Öllampenuhren sind historisch, Anwendung nur in Einzelbereichen Pendeluhr misst die Zeit über die Schwingungsdauer eines Pendels. Räderuhren nützen die Bewegung bzw. Schwingung mechanischer Teile Passageninstrument misst die Durchgangszeit von Sternen (kombiniert mit Chronograf). Chronometer misst die Zeit (mechan. Kurzschwinger oder Quarzuhr) Chronograf misst die Zeit (mechan. bzw. Quarz) und zeichnet oder druckt den Zeitverlauf auf (oft mit einer anderen Größe gemeinsam, z. B. Sterndurchgänge). Funkuhr empfängt das genaue Zeitsignal einer Atomuhr per Funksignal. Stoppuhr mechanisch oder elektrisch / elektronisch Kurzzeitwecker mechanisch oder elektrisch mit akustischem, optischem Wecksignal oder/und Schaltmöglichkeit Quarzuhr misst die Zeit mit einem durch Schwingquarz gesteuerten Oszillator. Intervallzähler misst Frequenzen und Zeitintervalle auf Basis eines Oszillators. Atomuhr misst die Zeit aufgrund der hohen Konstanz von atomaren Schwingungen. Mit Wasserstoffmasern die genauesten derzeit verfügbaren Uhren.

Längenmessung

mini|Nivellierlatte: Entfernung 15,7 m (Abschnitt zwischen oberer und unterer Linie × 100) mini|Knopfmaß (erster Messschieber) mini|Metallmaßstab Zoll/Millimeter mini|Einfaches Messrad

Prinzipiell unterscheiden wir zwei einfache Formen der Messmittel zur Längenmessung: das Strichmaß, welches das Maß durch den Abstand zwischen zwei Strichen verkörpert und das Endmaß (das Urmeter etwa), bei dem das durch den Abstand zweier Flächen geschieht.

Messschraube (veraltet umgangssprachlich „Mikrometer“), Auflösung bis 0,01 mm Messuhr, mit Zeiger oder mit Ziffern anzeigend bis 0,001 mm Messschieber (umgangssprachlich auch „Schiebe-“ oder „Schublehre“), Auflösung bis 0,02 mm das Knopfmaß, kleiner einfacher Messschieber, Beispiel für die Entwicklung der Längenmessung: historisch ein wichtiger Schritt, heute nur bei geringer Genauigkeitsanforderung, da kein Nonius Fadenzähler misst Strichbreiten und Linienabstände beim Druck. Kluppe, in der Forstwirtschaft zur Ermittlung von Stammdurchmessern Lineal, Metallmaßstab, Messlineal; Auflösung ½ bis ¼ mm Gliedermaßstab (umgangssprachlich „Zollstock“ oder „Meterstab“); Auflösung bis zu 1,0 mm Messrad zum raschen Abfahren einer Messstrecke (rel. Messabweichung je nach Aufbau bis 1 ‰) siehe auch Hodometer und Zyklometer (Messtechnik) Maßband für Vermessungen bis 50 m, maximal 100 m (Messabweichung 1 bis 3 cm) Optische Distanzmessung mit Nivellierlatte (3 bis 5 m lang) und Fadennetz: bei dm/cm-Teilung (Zielung mit Theodolit) etwa 5 cm Auflösung Basismessung mit temperaturbeständigem Invardraht und Triangulierung: bis etwa 1970 die Basis der Landesvermessung, Messabweichung einige 0,1 mm pro Kilometer Elektronische Distanzmesser (EDM, Distanzer): hochpräzise Streckenmessung von einigen Dezimetern bis zu vielen Kilometern, mit Laserlicht, Infrarot oder Mikrowellen. Messabweichung terrestrisch bis etwa 10−7 (1 mm auf 10 km) Satellite Laser Ranging (SLR): Laser-Laufzeitmessung von Bodenstationen zu Satelliten, Messabweichung bis 10−9. Wegsensoren wie beispielsweise: Laserentfernungsmesser, Laserinterferometer Ultraschallentfernungsmesser Seilzuglängengeber (Auflösung je nach Aufbau bis 0,01 mm möglich) Glasmaßstab Kapazitiver Sensor Laser surface velocimeter dienen zur Längenmessung an kontinuierlich erzeugten Gütern und Bahnwaren.

Zählen

mini|hochkant|Stückzähler mini|hochkant|Stückzähler Innenansicht

Zählen ist das elementarste Messprinzip: Auch bei der Zeit- oder Längenmessung wird oft schlicht gezählt. Mit der Durchdringung der Messtechnik durch digitale Methoden hat das Messprinzip enorm an Bedeutung gewonnen.

Zählen im messtechnischen Sinne ist das Bestimmen der Anzahl (siehe auch Stückmenge). Zählwerke messen die Anzahl von Objekten oder Ereignissen, bei befristeter Zählung bestimmen sie deren Häufigkeit: Handzähler für Einzelereignisse, dezimal mit Überträgen auf mehrere Ziffernrollen oder Ziffernräder Umdrehungszähler mit zusätzlicher mechanischer oder optischer Erfassung einer Achsenmarkierung Räderwerke in vielen mechanischen Messgeräten zur Auswertung der Anzahl der Umdrehungen für andere Messdaten, beispielsweise bei den integrierend (aufsummierend) arbeitenden Energiezählern, Wasserzählern, Kilometerzählern. Auch die frühesten Rechenmaschinen waren reine Zählgeräte Geigerzähler zur Bestimmung radioaktiver Zerfallsereignisse Elektronische Zähler siehe im Abschnitt Zähler im Artikel Digitale Messtechnik Zählwaagen für die Ersatz der Tätigkeit des Zählens durch Wägung bei gleichzeitig vorliegenden gleichen Objekten mit bekanntem Stückgewicht

Weitere Messgeräte elementarer Größen Flächeninhaltsmessung

Messgeräte der Flächeninhaltsmessung (Planimetrierung)

Planimeter, eine mechanische Apparatur zur Ermittlung ebener Flächen in Landkarten oder Zeichnungen Pantograph, ein Maßstabsumsetzer, der mittels Übertragung auf eine Rasterung der Flächenmessung dienen kann.

Volumenmessung

Die Bestimmung sowohl des Hohlvolumens als auch des Volumens fester Körper, von Flüssigkeiten oder Gasen wird historisch durch Hohlkörper oder skalierte Messgefäße realisiert, meist aber über Volumenberechnung.

Messzylinder, zur Messung anhand der Verdrängung, aus Glas oder Kunststoff oder anderem, mit Mensur oder ohne Volumeter für Körper, die nicht mit Flüssigkeit in Verbindung kommen sollen (etwa bei Gaszählern oder Volumenmessgeräten in BeatmungssystemenTh. Fösel, K.-H. Altemeyer, H. Heinrich, P. Lotz: Möglichkeiten und Grenzen der Ventilationsüberwachung bei Narkosen von Säuglingen und Kleinkindern. In: Der Anaesthesist. Band 33, Heft 1, Januar 1984, S. 31–38, hier: S. 33–34.) Kapillare, durch folgendes Wiegen oder Ablesen einer Skale (indirekt etwa beim Thermometer zur Bestimmung der Temperatur aus dem Volumen) Scheffel, ein Beispiel für ein historisches Volumen-Maß Übersicht in (Geschichte von Maßen und Gewichten) Pipette, um Mengen aus einem Gefäß in ein anderes zu dosieren Messbecher, Teelöffel und Esslöffel, als Maße in der Küche Messheber, ein meist aus Glas bestehendes Messgerät um eine Menge Flüssigkeit aus einem Gefäß zu entnehmen (Probennahme) Kubizierapparat (Messglocken), für die Bestimmung von Gasen und Flüssigkeiten Durchflussmesser, dynamische Volumenmessung siehe weiter unten

Ortsbestimmung, Winkel- und Richtungsmessung

mini|Theodolit (um 1820) zur Triangulierung mini|160px|Sekundentheodolit DKM2-A

Geodäsie: Alle Geräte für die Winkelmessung im Gelände sind auch (unterschiedlich gut) für die Standortbestimmung geeignet. Hierzu werden Landkarten oder Koordinaten benötigt. Durch Winkelmessung und Strahlensatz lassen sich Höhe oder Höhendifferenz von Objekten berechnen.

Astrolabium historisch, Astronavigation. Als Ni2-Astrolab für moderne Astrometrie Autokollimator zur präzisen Messung kleiner Winkel Chorobates Nivelliergerät (historisch, Beispiel: Bau von Aquädukten) Dioptra für Peilungen (historisch) GPS-Satellitennavigation, direkte Anzeige der 3D-Position Gnomon, Schattenstab, historisch, zur Bestimmung der geographischen Breite eines Ortes Groma, Peilungen (historisch). Achsenkreuz auf Stab, an jedem Achsende ein Messlot. Heliotrop historisch ein Sonnenspiegel für Vermessungspunkte Heliometer bis 19. Jahrhundert, präzise Durchmesser- u. Winkelmessung in der Astronomie Koordinatenmessgerät 3D messen, mittels Antastung, Optik. Manuell wie CNC Jakobstab historisch, Astronavigation und zur Bestimmung der Höhe eines Objekts Kompass zur Bestimmung von magnetisch Nord (Navigation) Kreiselkompass zur Bestimmung von geografisch Nord (bzw. Süd) (Schiffsnavigation) Laserkreisel misst verschleißfrei Drehbewegungen. Lot zum Feststellen der Vertikalen Messarm für die Geometrie von Bauteilen Messbildkameras – Präzisionskameras für die Photogrammetrie Nivelliergeräte zur geometrischen Höhenmessung Planimeter zur Messung von Flächen (auf Zeichnungen, Plänen usw.) Radioteleskop zur Vermessung astronomischer Radioquellen (Quasare und VLBI). Schlauchwaage – physikalisches Nivelliergerät (Prinzip der kommunizierenden Gefäße) Schmiege, hauptsächlich zur Übertragung von Winkeln auf Werkstücke Setzwaage, historischer Vorläufer der Wasserwaage (Anwendung w.o., Ablesung an Libelle) Sextant für Winkelmessung zwischen zwei Landmarken. Terrestrische und Astro-Navigation. Streifenprojektions-Sensoren – für berührungslose Formerfassung Theodolite zur Messung von Winkeln und geometrischer Beziehungen im Raum Tachymeter für Winkel- und Entfernungsmessung Wasserwaage zum horizontalen und/oder vertikalen Ausrichten Winkelmesser als Werkzeug (siehe auch Geodreieck) Zenitteleskop und Zenitkamera: zur Vermessung von Sternörtern und Lotrichtung

Masse, Gewichtskraft, Dichte usw.

Die Gewichtsmessung ist ein Fachgebiet der Massenmesstechnik. Während früher Waagen vor allem durch den geschickten Aufbau der mechanischen Elemente wie Hebel, Gewichtsstücke oder/und Federn bestimmt wurden, ist die Wägetechnik heute durch die Elektronik geprägt.

mini|Balkenwaage

Waagen dienen der Bestimmung der Masse von Körpern Balkenwaagen vergleichen die Masse eines Probekörpers mit kalibrierten Gewichtsstücken Neigungswaage (historische Briefwaagen) Federwaagen bestimmen die Masse eines Probekörpers aus seiner Gewichtskraft