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2026-04-13T07:34:22Z

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[[Datei:National Physical Laboratory- Science and Technology in Wartime, Teddington, Middlesex, England, UK, 1944 D23195.jpg|mini|Test einer Maschine zur Messung des Durchmessers von glatten und gerändelten Ringlehren<ref>Ein Ringlehre oder Ringmessgerät ist ein zylindrischer Ring aus einem thermisch stabilen Material, häufig Stahl, dessen Innendurchmesser auf Maßtoleranz gefertigt ist und der zur Überprüfung des Außendurchmessers eines zylindrischen Objekts verwendet wird.</ref> im Rahmen von Genauigkeitsmessungen am britischen [[National Physical Laboratory]] (NPL), einem Labor für Metrologie. (1944)]]

Die '''Messtechnik''' befasst sich mit [[Messgerät|Geräten]] und Methoden zur Bestimmung ([[Messung]]) [[Physikalische Größe|physikalischer Größen]] wie beispielsweise ''Länge'', ''Masse'', ''Kraft'', ''Druck'', ''elektrische Stromstärke'', ''Temperatur'' oder ''Zeit''. Zu den Aufgaben und Zielen der Messtechnik zählt die Entwicklung von [[Messsystem]]en und Messmethoden sowie die Erfassung von [[Messgröße|Messgrößen]], der Modellierung und Reduktion (Korrektur) von [[Messabweichung]]en und unerwünschten [[Einflussgröße|Einflüssen]]. Dazu gehört auch die [[Justierung]] und [[Kalibrierung]] von Messgeräten sowie die korrekte [[Reduktion (Messung)|Reduktion]] der Messungen auf einheitliche Bedingungen.

Die Messtechnik spielt in vielen wissenschaftlich-technischen Fachgebieten und für [[Technologie|Technologien]], speziell in der [[Metrologie]], eine wichtige Rolle. Teilgebiete der Messtechnik sind die ''elektrische Messtechnik'' (siehe unten), die [[digitale Messtechnik]] und auch die [[Sensorik (Technik)|Sensorik]]. In letzterem Fall werden Messgrößen über elektrische Signale oder Größen, beispielsweise Strom, Spannung oder Widerstand, zu digitalen [[Daten]], die anschließend [[Digitalisierung|digital]] weiterverarbeitet werden.

Die für die Messtechnik grundlegende [[Normung|Norm]] ist in Deutschland [[DIN 1319]].

== Messmethoden ==
Die Messtechnik lässt sich nach verschiedenen Arten des Vorgehens bei einer Messung (Messmethoden) gliedern:

=== Ausschlags-Methode, Nullabgleichs-Methode und Konkurrierendes ===
Bei der ''Ausschlags-Messmethode'' wird der Messwert aus dem Ausschlag oder einer anderen Anzeige eines Messgerätes ermittelt.
* Beispiel: [[Federwaage]] mit Skalenbeschriftung in Gramm.
*: Bei dieser Methode muss die Waage justiert sein.
Bei der ''Nullabgleichs- oder [[Kompensation (Technik)|Kompensations-Messmethode]]'' wird eine bekannte Größe so eingestellt, dass die Differenz mit der zu messenden Größe den Wert null ergibt.
* Beispiel: [[Balkenwaage]] mit Anzeige für [[Drehmomentengleichgewicht]].
*: Bei dieser Methode verwendet man einen Satz von Gewichtsstücken oder verschiebbare Gewichte.
;Abwandlungen dieser Grundformen; Beispiele:
Bei der ''Vergleichs- oder Substitutions-Messmethode'' wird die (zur quantitativen Auswertung ungeeignete) Anzeige der zu messenden Größe nachgebildet durch eine gleich große Anzeige mittels einer einstellbaren bekannten Größe.
* Beispiel: Federwaage mit Skalenbeschriftung in Millimeter.
*: Bei dieser Methode muss für die Waage ein Satz von Gewichten zur Verfügung stehen. Bei der Messung wird dann der gleiche Ausschlag mit Gewichtstücken hergestellt wie der vom unbekannten Objekt verursachte. (Die Masse des unbekannten Objektes wird durch Gewichtstücke „substituiert“.)
Bei der ''Differenz-Messmethode'' wird statt der zu messenden Größe ihr Unterschied zu einer Vergleichsgröße ermittelt.
* Beispiel: Balkenwaage mit Skale (also mehr als nur Nullpunkt-Anzeige).
*: Bei dieser Methode entsteht ein Ausschlag, mit dem kleine Änderungen einer Größe wesentlich genauer messbar sind als durch Differenzbildung nach Messungen der Größe selber.
Bei der ''integrierenden Messmethode'' wird die zu messende Größe aus Augenblickswerten durch Integration (je nach Technik auch durch Summation oder Zählung) gewonnen, vorzugsweise über der Zeit.
* Beispiel: [[Zählwerk]] zur Entfernungsmessung, das die [[Umdrehung]]en eines Rades erfasst.
*: Bei dieser Methode kann auch bei starken Schwankungen (im Beispiel in der [[Drehzahl]]) eine zuverlässige Aussage gewonnen werden.

=== Analoge oder digitale Methode ===
Siehe hierzu – auch zu einer Gegenüberstellung der Methoden – den Artikel [[Digitale Messtechnik]].

=== Direkte oder indirekte Methode ===
==== Direkte Messtechnik ====
Bei der [[Messung#Gewinnung der Messwerte|direkten Messmethode]] wird die [[Messgröße]] unmittelbar mit einem ''Maßstab'' oder einem ''[[Normal]]'' verglichen. Beispiele einer direkten Messung sind das Anlegen eines [[Gliedermaßstab|Maßstabes]] an die zu bestimmende Länge oder der direkte Vergleich einer zu messenden elektrischen Spannung mit einer einstellbaren Referenzspannung auf einem [[Spannungs-Kompensator]].

==== Indirekte Messtechnik ====
''Die Messsysteme'' und ''indirekte Messmethoden'' machen Größen auch dann messbar, wenn sie auf ''direktem'' Wege nicht zugänglich sind. Man misst eine andere Größe und bestimmt daraus die Messgröße, wenn zwischen beiden aufgrund eines [[Messprinzip]]s ein bekannter eindeutiger Zusammenhang besteht. Beispielsweise wäre der Abstand von Erde und [[Mond]] durch direkten Vergleich mit einem Maßstab niemals bestimmbar. Nach der Postierung von [[Retroreflektor]]en auf dem Mond [[Apollo 11|1969]] gelingt dies hingegen über die [[Lunar Laser Ranging|Laufzeitmessung]] eines [[LASER]]-Strahls, seit 2007 liegt die Unsicherheit schon im Millimeterbereich.<ref>{{Internetquelle |autor=James B. R. Battat u. a. |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1086/596748/pdf |titel=The Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation (APOLLO): Two Years of Millimeter-Precision Measurements of the Earth-Moon Range |werk=iopscience.iop.org |hrsg=The Astronomical Society of the Pacific |datum=2009-01-09 |abruf=2021-04-04 |format=PDF; 515 kB}}</ref>

Eine sehr verbreitete Methode der indirekten [[Entfernungsmessung]], mit der auch der Radius der [[Mondbahn]] bestimmt werden kann, ist die [[Triangulation (Messtechnik)|Triangulation]]. Von den beiden Endpunkten einer [[Standlinie]] bekannter Länge aus bestimmt man die Winkel, unter denen ein dritter Punkt zu sehen ist. Aus den Winkeln und der bekannten Distanz kann der Abstand des dritten Punktes zur Standlinie berechnet werden. Ähnlich kann der Abstand des Mondes durch indirekten Vergleich mit einem relativ kurzen Maßstab bestimmt werden.

Die Mehrzahl der in Alltag, Wissenschaft oder Industrie eingesetzten Messverfahren verwenden indirekte Methoden. Das unterstreicht auch die Bedeutung des Verständnisses von Messabweichungen und ihrer [[Fehlerfortpflanzung|Fortpflanzung]] durch mehrstufige Messsysteme (siehe auch [[Ausgleichsrechnung]] und [[Varianzanalyse]]).

Als Variante bzw. Erweiterung der indirekten Messmethoden können sog. [[Simultanmessung]]en gelten. In vielen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik werden [[Synchronität|gleichzeitige]] Messungen von verschiedenen Punkten aus vorgenommen. Der Zweck ist das Eliminieren von [[Zeitfehler]]n, das Minimieren der [[Messabweichung]] oder das Aufdecken von Quellen systematischer Messfehler je nach Toleranz.

== Thematische Einteilung ==
Die Teilgebiete und Themen der Messtechnik lassen sich wie folgt gruppieren:{{Portal|Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik}}
{| class="wikitable"
|+
!Thematische Gruppierung
|-
|[[Messgerät]], [[Messeinrichtung]], [[Multimeter]], [[Messmittel]]
|-
|[[Messwert]], [[Messergebnis]], [[Messunsicherheit]]
|-
|[[Messabweichung]], [[Messgeräteabweichung]]
|-
|[[Fehlergrenze]], [[Fehlerfortpflanzung]], [[Fehlerrechnung]]
|-
|[[Reduktion (Messung)]], [[Eichung]]
|-
|[[Sensor]], [[Sensorik (Technik)|Sensorik]], [[Messprinzip]]
|-
|[[Messung]] (als Ausführen von geplanten Tätigkeiten)

[[Metrologie]] (als Wissenschaft vom Messen und ihre Anwendung)
|-
|[[Liste der Schaltzeichen (Mess-, Steuer- und Regelungstechnik)|Schaltzeichen zur Messtechnik]]
|}

== Grundlagen der elektrischen Messtechnik ==
[[Datei:HD.8A.010 (11326098973).jpg|mini|Beispiel für eine klassische Analyse im Rahmen von Laborarbeiten am ehemaligen [[Lawrence Berkeley National Laboratory|Lawrence Radiation Laboratory]] (LRL), [[Livermore (Kalifornien)|Livermore]], heute Teil des [[Lawrence Livermore National Laboratory]] (LLNL). Die Proben mit [[Radioaktivität|radioaktiven Partikeln]] und ihre [[Aktivität (Physik)|Aktivitätswerte]] (Daten) werden auf dem Diagramm eines [[Zählrohr|Ionisationszählers]] „analog“ aufgezeichnet ([[Messschreiber]]). (1968)]]
Vertiefend zu den vorstehenden Themen sind zu nennen:
{| class="wikitable"
|+
!Themengebiet
!Vertiefung
|-
|Zeitabhängigkeit von [[Messgröße]]n
|
*konstante oder in ihrer (langsamen) Veränderung erfassbare Größen
*: als einzelner Messwert, Folge von Messwerten, [[Liniendiagramm]]
* [[Augenblickswert]]e schnell veränderlicher, vorzugsweise [[Periode (Physik)|periodischer]] Größen
*: als [[Oszilloskop#Triggerbaugruppe|stehendes Bild]] auf einem [[Bildschirm]]
* durch [[Mittelwert]]bildung erfassbare Größen
*: als [[Gleichwert]], [[Gleichrichtwert]], [[Effektivwert]]
|-
|Elektromechanische anzeigende Messgeräte
|z. B. [[Analogmultimeter]]
: [[Genauigkeitsklasse|deren Fehlergrenzen]]
|-
|Digitalelektronische anzeigende Messgeräte
|z. B. [[Digitalmultimeter]]
: [[Messgeräteabweichung#Geräteabweichungen anzeigender Messgeräte|deren Fehlergrenzen]]
|-
|Registrierende Messgeräte
|z. B. [[Oszilloskop]]e, [[Messschreiber]]
|-
|Anpassende Messgeräte
|z. B. [[Messumformer]], [[Messumsetzer]], [[Messverstärker]]
: deren [[Messsignal]]e
|-
|Messverfahren
|
:für elektrische Größen
:: z. B. [[Wheatstone-Brücke|Widerstandsänderung]], [[Wirkleistung]]
: für nicht elektrische Größen
:: z. B. [[Temperatur]], [[Druck (Physik)|Druck]] (siehe [[#Thematische Einteilung|weiter unten]])
|}

== Typen von Messgeräten ==
Eine ausführliche Aufzählung von Messgeräten findet sich im Artikel [[Messgerät]].

Einen Überblick, wie teilweise erst eine Kette aus Messgeräten von unterschiedlichem Typus zum gesuchten Messwert führt, findet sich im Artikel [[Messeinrichtung]].

== Physikalischen Messgrößen ==
{| class="wikitable"
|+
!Größe
!Messgerät
!Einheit
|-
|Druck
|[[Druckmessgerät]], [[Dehnungsmessstreifen]], [[Barometer]]
|Pa, Bar
|-
|Durchfluss
|[[Durchflussmesser]], [[Durchflusssensor]]
|m³/s, l/min, kg/s
|-
|Elektrische Spannung
|[[Spannungsmessgerät]]
|V
|-
|Elektrischer Strom
|[[Strommessgerät]]
|A
|-
|Frequenz
|[[Frequenzmesser]], [[Frequenzzähler]]
|Hz
|-
|Geschwindigkeit
|[[Geschwindigkeitsmessung]], [[Tachometer]]
|m/s
|-
|Kraft
|[[Kraftmessung]], [[Kraftaufnehmer]]
|N
|-
|Länge/Weg/Tiefe
|[[Entfernungsmessung]], [[Wegsensor]]
|m
|-
|Temperatur
|[[Thermometer]], [[Widerstandsthermometer]], [[Thermoelement]]e
|K, °C, °F
|}
Für weitere Größen siehe '''[[Liste von Messgeräten]]'''.

== Anwendungen ==
Die Messtechnik ist in Verbindung mit der [[Steuerungstechnik|Steuerungs-]] und [[Regelungstechnik]] eine Voraussetzung der [[Automatisierungstechnik]]. Für die Methoden und Produkte der industriellen [[Fertigung]] kennt man den Begriff der [[Fertigungsmesstechnik]].

== Organisationen ==
* [[Arbeitskreis der Hochschullehrer für Messtechnik]] (AHMT)

== Siehe auch ==
* [[Committee on Data for Science and Technology]] (CODATA)
* [[Data Science]]
* [[National Institute of Standards and Technology]] (NIST)
* [[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]] (PTB)

== Literatur ==
{{Siehe auch|Sensorik (Technik)}}

* {{Literatur |Autor=Fernando Puente León |Titel=Messtechnik: Grundlagen, Methoden und Anwendungen |Verlag=Springer Berlin Heidelberg |Ort=Berlin, Heidelberg |Datum=2019 |ISBN=978-3-662-59766-8 |DOI=10.1007/978-3-662-59767-5}}
* [[Elmar Schrüfer]], Leonhard Reindl, Bernhard Zagar: ''Elektrische Messtechnik.'' 12. Auflage. Carl Hanser Fachbuchverlag, München 2018, ISBN 978-3-446-45654-9.
* [[Albert Weckenmann]], [[Teresa Werner]]: ''Messen und Prüfen.'' Kapitel 27 in: Tilo Pfeifer, Robert Schmitt (Hrsg.): ''[[Masing Handbuch Qualitätsmanagement]].'' 6., überarbeitete Auflage. Carl Hanser Fachbuchverlag, München / Wien 2014, ISBN 978-3-446-43431-8.
* Norbert Weichert: ''Messtechnik und Messdatenerfassung.'' 2. Auflage. Oldenbourg, München 2010, ISBN 978-3-486-59773-8.
* {{Literatur |Autor=[[Kurt Bergmann (Elektrotechniker)|Kurt Bergmann]] |Titel=Elektrische Messtechnik |Verlag=Vieweg+Teubner Verlag |Ort=Wiesbaden |Datum=2008 |ISBN=978-3-528-54080-7 |DOI=10.1007/978-3-663-01616-8}}
* Jörg Hoffmann: ''Handbuch der Messtechnik.'' 3. Auflage. Carl Hanser, München 2007, ISBN 978-3-446-40750-3.
* Jörg Hoffmann: ''Taschenbuch der Messtechnik.'' 5. Auflage. Fachbuchverlag, Leipzig 2007, ISBN 978-3-446-40993-4.
* Werner Kriesel, Hans Rohr, Andreas Koch: ''Geschichte und Zukunft der Meß- und Automatisierungstechnik.'' VDI-Verlag, Düsseldorf 1995, ISBN 3-18-150047-X.
* {{Literatur |Autor=[[Werner Richter (Messtechniker)|Werner Richter]] |Titel=Elektrische Meßtechnik: Grundlagen |Auflage=3. |Verlag=Verlag Technik |Ort=Berlin |Datum=1994 |ISBN=978-3-8007-2028-6}}
* {{Literatur |Autor=[[Hans Hart (Physiker)|Hans Hart]] |Titel=Einführung in die Meßtechnik |Auflage=2. |Verlag=Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH |Ort=Wiesbaden |Datum=1980 |ISBN=978-3-322-89741-1 |Kommentar=5. Auflage. Verlag Technik, Berlin 1989 |Online=https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-322-89741-1}}
* {{Literatur |Autor=[[Melchior Stöckl]], Karl Heinz Winterling |Titel=Elektrische Meßtechnik |Auflage=8. |Verlag=Springer Fachmedien |Ort=Wiesbaden |Datum=1987 |ISBN=978-3-663-12086-5}}

* ''[[Franz Xaver Eder (Physiker)|F. X. Eder]], Moderne Messmethoden der Physik'', Bände 1–3, siehe die [[Hochschulbücher für Physik]]

== Weblinks ==
* {{DNB-Portal|4114575-6}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4114575-6|LCCN=sh85083608|NDL=00571403}}

[[Kategorie:Messtechnik| ]]
[[Kategorie:Technisches Fachgebiet]]
[[Kategorie:Ingenieurwissenschaftliches Fachgebiet]]

Messtechnik - Versionsgeschichte

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