Hinweise zum Praktikum und zur Auswertung von Messergebnissen

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• Anzeigefehler7 der Messgeräte sind ableitbar aus der auf dem
Skalenträger angegebenen Fehlerklasse des Messgerätes, z. B.
0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 bzw. 5. Sie gibt den Anzeigefehler in
Prozenten vom Endwert des Messbereiches unter Normalbedingungen
an. Normalbedingungen sind: Gebrauchslage bei
20 °C, keine magnetischen Fremdfelder, Einhalten der Nennfrequenz
und nahezu sinusförmiger Stromverlauf bei Wechselstromgeräten.
Um den relativen Fehler bei der Messung klein zu halten, empfiehlt
es sich, den Messbereich so zu wählen, dass möglichst im
oberen Drittel des Messbereiches abgelesen wird.
Beispiel: Ein Messgerät der Genauigkeitsklasse 0,5 und mit dem
Messbereich 250 mA hat einen Anzeigefehler von 1,25 mA. Bei einem
Ausschlag von 25 mA entspricht dies einem relativen Fehler
von 5 %, bei einem Ausschlag von 50 mA einem relativen Fehler
von 2,5 %.
7. Dekadenwiderstände
R eingeschalteter Widerstand, ∆R Restfehler
R/Ω ∆R
0,0 . . . 0,1 0,02Ω + 0,01R
0,1 . . . 10 0,02Ω + 0,001R
über 10 0,02Ω + 0,0003R
7 Der Anzeigefehler der Fehlerklasse
bei Analoginstrumenten bezieht sich
stets auf den Endwert des Messbereiches
(Vollausschlag) und entspricht
damit der Eichunsicherheit des Gerätes
bei Vollausschlag. Hinzu kommen
evtl. Linearitätsfehler und natürlich
der Ablesefehler, der sich aus den
verfügbaren Teilstreichen der Skale
ergibt.
8. Digitale Messgeräte
Bei Digitalgeräten muss das analoge Signal zuerst digitalisiert werden.
Der systematische Restfehler wird sowohl durch die Digitalisierung
als auch durch die elektronischen Bauelemente beeinflusst.
In der Abb. 6.3 wird die ideale Kennlinie eines 8-Bit A/D-
Wandlers gezeigt. Es ist offensichtlich, dass durch die endliche
Breite der Stufen Quantisierungsfehler (Digitalisierungsfehler) auftreten.
Dieser so genannte Digitfehler ist die Schwankungsbreite
der letzten Stelle und beträgt theoretisch ±(1/2) LSB. LSB ist die
Abkürzung für „last significant bit“ und bezeichnet die kleinste
darstellbare Stufe.
Da die Kennlinie nie ideal ist, kommen weitere Fehler hinzu,
wie z. B. Offsetfehler und Fehler durch eine nichtlineare (verbogene)
Kennlinie. Im Datenblatt oder auf dem Instrument werden
neben dem Digitfehler in LSB auch die Fehlerklassen der einzelnen
Messbereiche angegeben, die meist unterschiedlich sind. Diese
Fehlerklassen geben hier – im Gegensatz zum Analoginstrument
– die Abweichungen in Prozent vom Messwert an. 8 8 Beim Digitalinstrument bezieht sich
Der Anzeigefehler eines mit dem Digitalinstrument gemessenen
Wertes ergibt sich daher stets aus der Summe beider Fehler: der in
den absoluten Wert umgerechnete prozentuale Fehler vom Messwert
plus Digitfehler. Im oberen Teil eines Messbereiches dominiert
meist der „prozentuale Fehler“ und im unteren Teil eines
Messbereiches oft der Digitfehler. Sind keine Angaben bekannt,
so ist als Mindestfehler ± 1 LSB (± Digit) anzunehmen.
die Fehlerklasse auf die prozentualen
Abweichungen vom Messwert. Hinzu
kommt in jedem Fall der Digitfehler.