Genauigkeit, Präzision und Auflösung

Bei der Bewertung von Messergebnissen lohnt sich erstmal ein Blick auf drei Begriffe: Genauigkeit, Präzision und Auflösung. Die Genauigkeit beschreibt, wie nahe ein Messwert am tatsächlichen beziehungsweise als Referenz verwendeten Wert liegt. Die Präzision beschreibt dagegen, wie gut sich ein Ergebnis bei wiederholten Messungen reproduzieren lässt. Ein Messgerät wie z. B. ein Multimeter kann bei elektrischen Messungen also sehr präzise messen, ohne besonders genau zu sein.

Die Auflösung gibt wiederum an, wie kleine Änderungen das Messgerät erfassen und anzeigen kann. Eine hohe Auflösung bedeutet allerdings nicht automatisch eine hohe Genauigkeit. Ein Gerät kann viele Nachkommastellen anzeigen, obwohl die tatsächliche Messunsicherheit größer ist.

Das Messgerät selbst beeinflusst das Ergebnis

Schon die technischen Eigenschaften des Messgeräts setzen Grenzen. Bei einem Multimeter wird die Genauigkeit beispielsweise häufig als Kombination aus einem prozentualen Anteil des Messwerts und zusätzlichen Digits beziehungsweise Counts angegeben. Ein Messwert von 10 V kann dadurch trotz einer Anzeige mit mehreren Nachkommastellen eine bestimmte Unsicherheit aufweisen.

Auch der gewählte Messbereich spielt eine Rolle. Wird ein möglichst passender Bereich verwendet, lässt sich häufig eine bessere Auflösung erreichen. Bei automatischer Bereichswahl übernimmt das Gerät diese Auswahl selbst. Entscheidend bleibt aber, die Angaben im Datenblatt für den jeweiligen Messbereich zu berücksichtigen.

Temperatur und Umgebungsbedingungen

Elektronische Messgeräte arbeiten nicht unabhängig von ihrer Umgebung. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Betriebsbedingungen können die Messung auch beeinflussen. Deshalb gelten Genauigkeitsangaben in technischen Datenblättern in der Regel nur unter bestimmten Bedingungen.

Besonders bei präzisen Messungen kann die Temperaturdrift relevant werden. Ändert sich die Umgebungstemperatur deutlich gegenüber den Bedingungen, unter denen das Gerät spezifiziert oder kalibriert wurde, kann sich auch die Messabweichung verändern. Für anspruchsvolle Messaufgaben sollte also geprüft werden, unter welchen Bedingungen die angegebene Genauigkeit tatsächlich gilt.

Messleitungen und Kontaktstellen nicht unterschätzen

Nicht nur das Messgerät selbst, sondern auch der Messaufbau kann Fehler verursachen. Lange Leitungen, schlechte Kontakte oder zusätzliche Übergangswiderstände können insbesondere bei kleinen Widerständen oder sehr kleinen Spannungen relevant werden.

Auch die Eingangswiderstände des Messgeräts spielen eine Rolle. Beim Anschließen eines Messgeräts wird der zu untersuchende Stromkreis nicht völlig unbeeinflusst gelassen. Bei empfindlichen Schaltungen kann dieser sogenannte Belastungseffekt den gemessenen Wert verändern. Neben dem Eingangswiderstand sind unter anderem Leitungsfehler, Leckströme und thermische Effekte noch mögliche Fehlerquellen bei DMM-Messungen.

Störungen durch die Umgebung

Elektronische Messungen können außerdem durch elektrische oder magnetische Störquellen beeinflusst werden. Netzleitungen, Schaltnetzteile, Motoren oder andere elektronische Geräte können unerwünschte Signale in den Messaufbau einkoppeln. Genau wie Erdschleifen und elektromagnetische Einstrahlung.

Besonders bei kleinen Signalen fällt ein Störanteil stärker ins Gewicht. Ein möglichst kurzer und sauber geführter Messaufbau kann hier helfen, störende Einflüsse zu reduzieren. Bei Wechselspannungen kommen weitere Faktoren hinzu: Frequenz und Signalform können beeinflussen, welchen Wert ein Messgerät tatsächlich erfasst.

Kalibrierung und Rückführbarkeit

Für reproduzierbare Messergebnisse ist auch der Zustand des Messgeräts entscheidend. Eine Kalibrierung ermöglicht den Vergleich der angezeigten Werte mit Referenzstandards und hilft dabei, Abweichungen zu erkennen. Wie häufig eine Kalibrierung sinnvoll ist, hängt von Gerät, Einsatzbereich und den Anforderungen an die Messung ab. Bei Prüf- und Produktionsprozessen können dokumentierte Kalibrierintervalle besonders wichtig sein.

Messergebnisse richtig einordnen

Ein einzelner Messwert sollte daher nicht isoliert betrachtet werden. Aussagekräftiger wird er, wenn bekannt ist, mit welchem Gerät und Messbereich unter welchen Bedingungen gemessen wurde. Bei kritischen Messungen können außerdem wiederholte Messungen und ein definierter Messaufbau helfen, zufällige Schwankungen von systematischen Abweichungen zu unterscheiden.

Wer die technischen Spezifikationen des Messgeräts kennt und gleichzeitig den Messaufbau berücksichtigt, kann Messergebnisse wesentlich besser bewerten. Gerade in der Elektronik ist deshalb immer nicht nur die Zahl auf dem Display entscheidend, sondern auch die Frage, wie sie zustande gekommen ist.