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- Veröffentlicht am 26. Aug. 2024
- Zuletzt bearbeitet am 2. Sept. 2024
- 8 min
Was versteht man unter Messtechnik?
Die Messtechnik umfasst alle Instrumente zur Messung von Materialien und Produktionsprozessen. Dieser Bereich des Ingenieurwesens ist vor allem in Industrien mit einem hohen Automatisierungsgrad vertreten, die qualifizierte Fachleute für die Anwendung und Entwicklung von Lösungen zur Steigerung der Effizienz der Produktion benötigen.
Unter Messtechnik versteht man den Einsatz von Werkzeugen und Instrumenten zur Gewinnung genauer und messbarer Daten in verschiedenen Bereichen der Technik. Diese Instrumente sind für die Durchführung genauer Messungen unerlässlich und ermöglichen es Ingenieuren und Fachleuten, grundlegende Informationen für die Projektentwicklung und technische Analyse zu erhalten. Die Messung besteht darin, einer physikalischen Größe oder einem Objekt einen numerischen Wert zuzuordnen, um zuverlässige und genaue Informationen zu erhalten.
Die eingesetzten Messwerkzeuge basieren auf wissenschaftlichen und mathematischen Prinzipien, die die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der erzielten Ergebnisse garantieren. Zu diesen Grundsätzen gehören die Verwendung genormter Maßeinheiten, die regelmäßige Kalibrierung der Instrumente, die Anwendung statistischer Verfahren zur Analyse der Daten und die Anwendung von Messmethoden, die für jede Art von Messgröße geeignet sind.
Das Messen von physikalischen Größen
Physikalische Größen sind die Eigenschaften eines physikalischen Systems, die mit standardisierten Einheiten wie Sekunden, Kilogramm, Meter, Volt usw. gemessen und quantifiziert werden können. Die Methode zur Quantifizierung einer Größe variiert je nach Art der Größe. So kann beispielsweise die Temperatur mit einem Thermometer gemessen werden, die Zeit mit einer Uhr und die Kraft mit einem Kraftmesser. Die betreffende Messung bezieht sich auf die physikalischen Größen, die in industriellen Prozessen vorkommen:
- Masse
- Temperatur
- Volumen
- Dichte
- Energie
- Druck
- Geschwindigkeit
- Beschleunigung
- Leistung
Physikalische Größen zu messen bedeutet, sie zu überwachen und unter Kontrolle zu halten, indem man die maximalen und minimalen Grenzwerte festlegt, die ein bestimmter Prozess erfordert. Mit dem Überwachungsprozess sind Sicherheitsmaßnahmen verbunden, die ergriffen werden, wenn die Werte den eingestellten Bereich überschreiten.
Ermöglicht wird die Überwachung durch Sensoren, die Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Lärm usw. messen. Die Sensoren senden ihre Daten an einen Überwachungsbildschirm, wo sie verarbeitet werden, um die Prozesse der Maschine zu steuern. Im Laufe der Zeit können die gesammelten Daten analysiert und ausgewertet werden, um Erkenntnisse über Muster und Fehlerursachen zu gewinnen, das Maschinenverhalten vorherzusagen usw., um den Prozess kontinuierlich zu optimieren (Big-Data-Effekt).
Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR Technik)
Die MSR-Technik umfasst die Gesamtheit der Geräte und Systeme, die zur Messung, Überwachung, Steuerung und Regelung industrieller Prozesse eingesetzt werden. Diese Instrumente sind von grundlegender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Prozesse innerhalb der gewünschten Parameter ablaufen, die Effizienz maximiert und die Risiken minimiert werden. Die Instrumentierung reicht von einfachen Sensoren bis hin zu komplexen Kontrollsystemen, die ganze Abläufe automatisieren. Neben der Messung und Kontrolle umfasst die Instrumentierung auch die Analyse der gesammelten Daten zur Verbesserung der industriellen Prozesse. Dies beinhaltet den Einsatz von Software und Analysetools, die bei der Entscheidungsfindung und der kontinuierlichen Optimierung der Abläufe helfen.
Der Einsatz von intelligenten Messgeräten verändert die Art und Weise, wie grundlegende Dienstleistungen verwaltet werden. Dank einem umweltbewussten Ansatz werden neue Technologien entwickelt, die dazu beitragen, den Verbrauch von Ressourcen zu kontrollieren und um Verschwendung zu reduzieren. Die neuesten Messgeräte bieten den Vorteil einer besseren Kontrolle über das System und einer Verringerung der kommerziellen Verluste. Das intelligente Stromnetz bietet mehrere Anwendungsmöglichkeiten, z. B. Versorgungsmanagement und Echtzeitüberwachung über das Internet mit Hilfe von Mobilgeräten.
Direkte und Indirekte Messung
Im Wesentlichen lassen sich die Messverfahren nach zwei verschiedenen Ansätzen definieren: direkte Messung und indirekte Messung.
Bei der direkten Messung wird der Wert direkt aus experimentellen Daten gesucht und ermittelt. Zu diesem Zweck wird ein Vergleich von vordefinierten Werten und Einheiten mit Hilfe genormter Messinstrumente durchgeführt. Ein sehr einfaches Beispiel hierfür ist die Messung der Länge eines Tisches mit Hilfe eines herkömmlichen Meter.
Bei der indirekten Messung wird der gewünschte Wert durch direkte Messung anderer Größen ermittelt, die mit der gesuchten Größe in Verbindung stehen. Dieser Ansatz ist sehr nützlich in Fällen, in denen eine direkte Messung schwierig ist, oder in anderen Fällen, in denen eine indirekte Messung genauere Ergebnisse liefert. Ein sehr einfaches Beispiel für indirekte Messungen ist die Berechnung der Fläche eines rechteckigen Grundstücks: Durch Messung der Länge und Breite und anschließende Multiplikation der Werte wird die tatsächliche Fläche des Grundstücks genau berechnet. Ein alltägliches Beispiel für ein indirektes Messinstrument sind handelsübliche Quecksilberthermometer, die zur Messung der Lufttemperatur verwendet werden. Da sich die Flüssigkeit aufgrund von Temperaturschwankungen zusammenzieht oder ausdehnt, kann die Temperatur durch Messung des Volumens des Quecksilbers bestimmt werden. Ein weiteres Beispiel liefert der Messschieber, mit dem die inneren Abmessungen eines Objekts gemessen werden.
Es gibt eine Vielzahl von Geräten, die zur Messung von Werten und Qualität eines Stromkreises verwendet werden. Ein Amperemeter etwa misst die Stärke des elektrischen Stroms, der durch einen Stromkreis fließt. Hierzu wird es dem Stromkreis in Reihenschaltung angeschlossen. Damit fließt der Strom einheitlich durch das Gerät, die Genauigkeit der Messung wird somit gewährleistet.
Elektrische Messgeräte
Ein Spannungsmessgerät, auch Voltmeter genannt, wird parallel zum elektrischen Netz angeschlossen, um die Spannung zu messen. Sobald es angeschlossen wird, teilt sich der vorhandene Strom auf und fließt teilweise durch das Spannungsmessgerät, so dass ein Messwert entsteht, der auf der Nadel oder auf dem Display angezeigt wird.
Ein Multimeter ist ein vielseitiges Instrument zum Messen und Diagnostizieren verschiedener elektrischer Parameter wie Spannung, Strom und Widerstand.
Ein Netzqualitätsanalysator ist ein hochentwickeltes Instrument zur Bewertung der Qualität der an eine Einrichtung gelieferten elektrischen Energie. Er misst eine Vielzahl von Parametern wie Spannung, Strom, Leistung, Leistungsfaktor und Oberschwingungsverzerrungen und bietet so einen umfassenden Einblick in die Effizienz und den Zustand des elektrischen Systems.
Ein Megameter ist eine Art Ohmmeter, das zur Messung extrem hoher elektrischer Widerstände verwendet wird. Dieses auf die Messung des Isolationswiderstands spezialisierte Instrument ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Isoliermaterialien in elektrischen Geräten und Kabeln effektiv und ohne Risiko eines Ausfalls aufgrund einer unzureichenden Isolierung funktionieren.
Multitester sind vielseitige Geräte, die mehrere Prüffunktionen in einem einzigen Gerät vereinen. Im Allgemeinen können sie komplexere Prüfungen durchführen, wie z. B. Isolierung, Erdung und Spannungsabfall.
Mechanische Messgeräte
Spezifische Instrumente ermöglichen es, die Abmessungen einer Oberfläche, wie Länge, Tiefe, Winkel usw., genau zu messen. Sie werden häufig in den Bereichen Technik und Mechanik eingesetzt, wie z. B. eine Schieblehre (Messschieber) oder ein Außenmikrometer. Andere Geräte werden z. B. in der Medizin verwendet, wie z. B. Pachymeter.
Eine Vielzahl von Messgeräten wird verwendet, um verschiedene Maßeinheiten genau zu überprüfen, z. B. Stoppuhren zur Messung der verstrichenen Zeit, Thermometer zur Messung der Temperatur und Hygrometer zur Messung der Luftfeuchtigkeit.
Beim Kauf eines Messgeräts, noch vor der ersten Verwendung, muss eine Erstkalibrierung durchgeführt werden. Sie legt die Referenzstandards fest, die bei der Verwendung verwendet werden müssen. Danach muss das Gerät regelmäßig kalibriert werden.
Fertigungsmesstechnik
In einem zunehmend wettbewerbsorientierten und anspruchsvollen Markt ist die industrielle Messtechnik ein wesentliches Instrument zur Gewährleistung der Qualität und Präzision industrieller Prozesse. Investitionen in genaue und zuverlässige Messverfahren und -technologien sind unerlässlich, um Spitzenleistungen und Wettbewerbsfähigkeit in der Industrie zu gewährleisten. Die Messtechnik spielt in der modernen Industrie eine grundlegende Rolle, da sie zur kontinuierlichen Verbesserung der Prozesse beiträgt und die Qualität der angebotenen Produkte und Dienstleistungen gewährleistet. Zu den wichtigsten Funktionen der Fertigungsmesstechnik gehören:
Qualitätskontrolle - Genaue Messungen sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Produkte die von Kunden und Aufsichtsbehörden geforderten Qualitätsstandards erfüllen.
Kalibrierung von Messgeräten - Die regelmäßige Kalibrierung von Messgeräten ist unerlässlich, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der durchgeführten Messungen zu gewährleisten. Eine ordnungsgemäße Kalibrierung trägt zur Verringerung von Messfehlern und -unsicherheiten und damit zur allgemeinen Prozessverbesserung bei. Entdecken Sie hier unseren Kalibrier-Service.
Kostensenkung - Die richtige Anwendung der Messtechnik kann zu einer Senkung der Produktionskosten führen, indem Nacharbeit, verschwendete Ressourcen und Produkt-Rückgaben vermieden werden.
Einhaltung von Vorschriften – Anhand von Messungen können Experten sicherstellen, dass Messungen und Produktionsprozesse den nationalen und internationalen Normen und Vorschriften entsprechen.
Messtechnik in der Instandhaltung
Die vorbeugende Instandhaltung ist ein strategischer Ansatz, Ausfälle in industriellen Anlagen und Maschinen zu antizipieren und zu verhindern. Dabei werden Messinstrumente und zerstörungsfreie Analysetechniken eingesetzt, um den Zustand und die Leistung von Anlagen zu bewerten, ohne deren Betrieb zu beeinträchtigen.
- Schwingungsanalyse: Sie misst die von der Ausrüstung ausgehenden Schwingungen und erkennt Anomalien wie Ausrichtungsfehler, Unwucht, Spiel und Ermüdung.
- Thermografische Analyse: Mithilfe von Infrarotkameras wird die Temperatur von Geräten erfasst und Punkte mit übermäßiger Erwärmung identifiziert.
- Ölanalyse: Analysiert die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Schmieröls der Ausrüstung.
- Ultraschall-Analyse: Verwendet Hochfrequenz-Schallwellen zur Prüfung der Dichte, Integrität und Homogenität von Materialien.
KI in der Prozessmesstechnik
Die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) im Bereich der Prozessautomatisierung hat die Arbeitsweise von Unternehmen revolutioniert:
- Gesteigerte Betriebseffizienz - Algorithmen des maschinellen Lernens können große Datenmengen in Echtzeit analysieren, Arbeitsabläufe optimieren und Engpässe erkennen, bevor sie zu großen Problemen werden.
- Kostenreduzierung – Automatisierte Prozesse führen zu erheblichen Einsparungen, da weniger menschliche Eingriffe bei sich wiederholenden und fehleranfälligen Aufgaben erforderlich sind.
- Verbesserte Produktivität – Mitarbeitende können sich auf strategische und kreative Tätigkeiten konzentrieren, während die KI Routineaufgaben automatisiert.
- Verbesserte Entscheidungsfindung - KI analysiert komplexe Daten und liefert wertvolle Erkenntnisse zur Unterstützung fundierter Entscheidungen.
