Messfehler
Messfehler digitaler Messgeräte
Anzeigeeinheiten bei Messgeräten
Bei digitalen Messgeräten ist der Messwert eindeutig ablesbar. Je genauer das Messergebnis angezeigt werden soll, desto mehr Stellen muss die Anzeige besitzen.
Die Stellenzahl bzw. Anzeigeumfang beschreibt die Anzahl der Einzelwerte. Je höher der Anzeigeumfang, desto genauer die Anzeige, d.h. desto höher die Auflösung. Die nachfolgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die üblichen Anzeigen, welche auf dem Markt sind:
Digitalanzeige - Auflösung - Quantisierungsfehler - Anzeigefehler
- Die höchstwertigste Ziffernstellen, welche nur die Werte 0 oder 1 annehmen können, werden als halbe Stellen bezeichnet!
- Können die Ziffern mit der höchsten Wertigkeit nur die Werte 0 bis 4 annehmen, so werden diese Stellen als 3/4-Stellen bezeichnet.
- Stellen, die alle Werte anzeigen können, werden als ganze Stellen bezeichnet!
Messfehler bei Verwendung von Digitalmessgeräten
Bei digitalen Messgeräten setzt sich der mögliche Messfehler zusammen aus dem Grund- und dem Quantisierungsfehler:
Fehlergrenzen Fg = Grundfehler + Quantisierungsfehler
- Der Grundfehler ist der Fehler in Prozent bezogen auf den tatsächlichen Messwert
- Der Quantisiserungsfehler ergibt sich aus der Analog-Digital-Umwandlung und bezieht sich auf den aktuellen Anzeigebereich des Messgeräts. Der Quantisierungsfehler beträgt mindestens 1 Digit.
Zur Verdeutlichung folgende Übungsaufgabe:
Aufgabe: Bestimmung Messfehler eines Digitalvoltmeters
An einem Digitalvoltmeter wird nebenstehender Messwert dargestellt. Dabei handelt es sich um eine 3½ - stellige Anzeige. Wie groß ist der maximale Spannungswert der Anzeige, wenn der Messbereich auf 200 V Gleichspannung eingestellt wurde?
Messfehler Anzeigefehler Digitales Messgerät DVM
Messfehler analoger Messgeräte
Ablesefehler
Es ist klar, dass es beim Ablesen analoger Skala es zu Ungenauigkeiten kommen muss - schon aufgrund der Breite des Zeigers. Auch ist die Genauigkeit der Skala natürlich begrenzt. Um Ablesefehler möglichst gering zu halten, sollten Sie folgende Regeln befolgen:
Schauen Sie stets senkrecht auf das Messgerät. Höherwertige Messgeräte haben dafür einen Spiegel unter dem Zeiger. Ist die Blickrichtung korrekt, sind Zeiger und Spiegelbild deckungsgleich.
Messfehler Analoges Messgerät
Güte des Messgerätes
Die Güte des Messgerätes beschreibt den möglichen maximalen Fehler aufgrund der Ungenauigkeit des Messgerätes und bezieht sich auf den Vollausschlag, d.h. Messbereich. Z.B. gibt hier die Ziffer -3 die Güte des Messgerätes für Wechselstrommessung an. Damit sind 3% vom Messwert gemeint:
ΔUMessgerät = 3% von 10 V = 0,3 V
Der relative Gerätefehler setzt diesen Fehler in Bezug auf den Messwert:
ΔU = 0,3 V = 0,0345 bzw. 3,45 %
. U 8,7 V
Wahl des richtigen Messbereichs
Es ist wichtig, den Messbereich möglichst klein zu wählen, um zum einen die Ablesefehler und zum anderen den Messgerätefehler beschrieben durch die Güte klein zu halten. Hierzu ein Beispiel:
Messbereich 30 V, Messwert = 8,7 V
=> Fehler durch Güte: 3% von 30 V = 0,9 V
=> Relative Gerätefehler: 0,9 V / 8,7 V * 100% = 10,34 %
Messbereich 10 V, Messwert = 8,7 V
=> Fehler durch Güte: 3% von 10 V = 0,3 V
=> Relative Gerätefehler: 0,3 V / 8,7 V * 100% = 3,44 %