Volume 71, Issue 2 - 2

Der von der ISO im Auftrag mehrerer internationaler Organisationen herausgegebene „Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement“, kurz GUM genannt, ist in den letzten Jahren ein weltweit akzeptierter Standard für die Bewertung und Angabe der Messunsicherheit geworden. Die entscheidenden Aufgaben der Messunsicherheitsbewertung nach GUM sind die Beschreibung der Messaufgabe, die Einschätzung der beteiligten Größen mithilfe von Wahrscheinlichkeitsverteilungen und das Aufstellen der Modellgleichung. Alle weiteren Verfahrensschritte folgen festen mathematischen Regeln und lassen sich daher rechnergestützt ausführen. Das Hauptproblem für den Praktiker ist das Aufstellen der Modellgleichung. Dafür wird im Beitrag ein GUM-konsistentes Verfahren gezeigt, das leicht an konkrete Messaufgaben angepasst werden kann. Damit lässt sich das GUM-Verfahren durchgängig als praxisgerechte, schrittweise abarbeitbare Prozedur darstellen und anwenden.

Der „Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen“ (GUM) wird von ISO, DIN und anderen Institutionen als das grundlegende Dokument für die Ermittlung der Messunsicherheit angesehen. Er wurde vor etwa 10 Jahren veröffentlicht. Vermutlich schon im Jahr 2004 werden Ergänzungen erscheinen, die Weiterentwicklungen präsentieren. Eine dieser Ergänzungen betrifft Messprobleme mit mehr als einer Ausgangsgröße und eine andere wird, insbesondere für nichtlineare Modelle zur Auswertung der Messunsicherheit, Monte-Carlo-Techniken empfehlen, in die dieser Bericht einführt.

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Einflüsse, die bei taktilen Koordinatenmessungen vom Werkstück ausgehen. Er beschreibt ihre Entstehung und macht Vorschläge, wie sie bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Koordinatenmessungen sowie bei der Ermittlung der Messunsicherheit berücksichtigt werden können.

Die Zuordnung der Messunsicherheit zu einem Messergebnis im Bereich der Nanomesstechnik ist eine neue Herausforderung für die angewandten Wissenschaften. Es mangelt bisher an Modellen und Vorgehensweisen zur Analyse und Interpretation der Messaufgaben und Einflüsse. Auch die zu Grunde liegenden technologischen Mechanismen sind häufig nur unzureichend bekannt. Anhand von Nanoclustern wird versucht, eine Messunsicherheitsbetrachtung in diesem Bereich zu erläutern. Typische Einflüsse werden gemäß ISO-„Guideline to the Expression of Uncertainty in Measurement“ (GUM) modelliert, Unsicherheitsbeiträge quantifiziert und zugehörige Unsicherheitsbereiche festgelegt, bevor das vollständige Messergebnis, bestehend aus Erwartungswert und beigeordneter Messunsicherheit berechnet, sowie das resultierende Messunsicherheitsbudget analysiert wird.

Die Bestimmung der Messunsicherheit bei Durchflussmessungen unterscheidet sich prinzipiell nicht von jener anderer Messungen. Im Folgenden werden daher die Grundkonzepte des GUM vorausgesetzt und jene Fragen diskutiert, die typisch für den Problemkreis Durchflussmessungen sind. Aus dem großen Gebiet der Durchflussmesstechnik sollen hier vorwiegend Strömungen flüssiger Medien in Rohrleitungen betrachtet werden, aber nicht in Kanälen oder offenen Gerinnen. Die Vorgehensweise bei der Gasmessung wird in einem Beispiel angeschnitten.

Temperaturen werden in der überwiegenden Zahl der Fälle mit Thermoelementen oder Widerstandsthermometern gemessen. Anhand von Beispielen werden die wesentlichen in der Praxis auftretenden Schwierigkeiten bei der Temperaturmessung und die damit verbundenen Messunsicherheiten behandelt. Neben der Unsicherheit der Kalibrierung und der Ankopplung des Thermometers an das Messobjekt gehören hierzu auch parasitäre Thermospannungen, verfälschende Leitungswiderstände, Inhomogenitäten von Thermodrähten und verfälschende Strahlungseinflüsse.

Die Messunsicherheitsbetrachtung bei der Kalibrierung von Oszilloskopen hat sich bisher als ausgesprochen schwierig erwiesen, weil entsprechende Kalibrierrichtlinien nicht zur Verfügung standen, und weil auch in den Kalibrieranweisungen der Hersteller nicht auf dieses Thema eingegangen wird. Mit der VDI/VDE/DGQ/DKD-Richtlinienreihe 2622 „Kalibrieren von Messmitteln für elektrische Größen“ hat sich die Situation grundlegend geändert. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Ermittlung der Messunsicherheit bei der Kalibrierung von Oszilloskopen auf der Grundlage dieser Richtlinie.