Messtechnik

2 Messfehler (S. 33-34)

Jede Messung ist mit Messfehlern behaftet. Dabei unterscheidet man zwischen systematischen Fehlern und zufälligen Fehlern.

2.1 Systematische und zufällige Fehler

Systematischer Fehler (nach DIN 1391)
Fehler, die hauptsächlich durch die Unvollkommenheit der Messgeräte, der Messverfahren und auch des Messgegenstandes hervorgerufen werden, sind systematische Fehler. Sie ergeben sich z.B. durch falsch geeichte oder fehlerhaft gefertigte Messgeräte. Bei einem Gliedermaßstab kann z.B. durch das Austrocknen des Materials ein Schrumpfen der Länge des Maßstabs resultieren, und so werden die ermittelten Maßzahlen größer sein als die wahren Werte. Bei einem elektrisch-analogen Zeigerinstrument kann der durch Alterung schwächer gewordene Permanentmagnet zu Abweichungen der Werte führen. Weiterhin können systematische Fehler auftreten, wenn während des Messens infolge von Änderungen der Messbedingungen, z.B. die Änderung der Temperatur der Umgebung, die Voraussetzung verändert wird.

Beispiel

Mit einem Spannungsmesser wird ein Spannungsnormal mehrmals am Tag gemessen. Die Messwerte unterscheiden sich in Betrag und Vorzeichen → zufällige Fehler? Es liegt die Vermutung nahe, dass eine Abhängigkeit der Messung von der Umgebungstemperatur besteht. Deshalb werden die Messungen in einer Temperaturkammer wiederholt, und die Vermutung bestätigt sich. Bei der Berücksichtigung dessen bei den folgenden Messungen wird dies als ein systematischer Fehler eingestuft.

Mit verfeinerten Versuchsbedingungen und besserer Systemkenntnis werden immer mehr zufällige Fehler zu systematischen Fehlern. Wiederholt man mit einer realen Messeinrichtung unter möglichst konstant gehaltenen Umgebungsbedingungen n -mal die Messung der gleichen (konstanten) Messgröße xE , so wird man aufgrund des zufälligen Zusammenwirkens vieler kleiner, nicht beeinflussbarer Störeinflüsse unterschiedliche Messwerte (Anzeigen) erhalten.

Systematische Fehler sind grundsätzlich bestimmbar nach Betrag und Vorzeichen, deshalb auch grundsätzlich durch Berechnungen oder technischen Aufwand eliminierbar.

Zufällige Fehler
Selbst bei völligem Ausschalten aller systematischen Fehler erhält man bei mehrmaligem Messen der gleichen physikalischen Größe nie genau übereinstimmende Beispiel Systematische und zufällige Fehler"