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PROFECTRONICS
Fachbeitrag · Metrologie

Nachweis von ± 0,1 K: Messunsicherheit, Rückführbarkeit und Abnahme

Eine Genauigkeitsforderung im Lastenheft ist erst mit einer Entscheidungsregel eine prüfbare Vereinbarung. Ohne Entscheidungsregel beträgt das Risiko einer Falschannahme am Grenzwert bis zu 50 %.

Einordnung

Genauigkeitsforderung im Lastenheft

„Vorlauftemperatur ± 0,1 K“ ist eine typische Genauigkeitsforderung in Lastenheften für Prüfstände. Die Forderung lässt 3 Fragen offen:

  • Bezieht sich die Forderung auf die Regelabweichung oder auf die Messunsicherheit?
  • Gilt sie für den Sollwert oder für die Anzeige?
  • Woran zeigt sich bei der Abnahme, dass die Forderung eingehalten ist? Die Messkette selbst hat eine Unsicherheit in derselben Größenordnung.

Der Beitrag leitet die Antworten aus den Dokumenten ab, die es dafür gibt. Alle sind frei verfügbar. Der Beitrag erklärt die Begriffe und zeigt die erreichbaren Unsicherheiten je Messgröße. Er beschreibt die Entscheidungsregel, ohne die eine Abnahme keine Aussage trifft.

01

Begriffe nach JCGM 100:2008

Das maßgebende Dokument ist der Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (GUM), JCGM 100:2008. Herausgeber ist das Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). Das Internationale Büro für Maß und Gewicht stellt den Leitfaden frei bereit[1] [2]. Er definiert die Messunsicherheit als „Parameter, der dem Messergebnis zugeordnet ist und die Streuung der Werte kennzeichnet, die der Messgröße vernünftigerweise zugeordnet werden könnten“[2].

Begriffe nach JCGM 100:2008
BegriffBedeutung
StandardunsicherheitUnsicherheit, ausgedrückt als Standardabweichung[2]
kombinierte Standardunsicherheitpositive Quadratwurzel aus der gewichteten Summe der Varianzen der Eingangsgrößen[2]
erweiterte Unsicherheit UIntervall um das Messergebnis, das einen großen Anteil der Werteverteilung umfasst[2]
Erweiterungsfaktor kFaktor zur Bildung von U aus der kombinierten Standardunsicherheit, typisch zwischen 2 und 3[2]
Ermittlung Typ Adurch statistische Analyse von Messwerten[3]
Ermittlung Typ Bauf andere Weise, zum Beispiel aus Kalibrierscheinen, Driftdaten oder Genauigkeitsklassen[4]

Typ A und Typ B unterscheiden sich nach der Methode der Ermittlung, nicht nach der Art der Komponente. Im Prüfstandsbau heißt das: Wiederholmessungen an der aufgebauten Anlage sind Typ A. Herstellerspezifikation, Klassenangabe, Kalibrierschein und Auflösung sind Typ B.

Für unkorrelierte Eingangsgrößen gilt das Fortpflanzungsgesetz. Die kombinierte Varianz ist die Summe der quadrierten Beiträge. Jeder Beitrag ist mit seinem Sensitivitätskoeffizienten gewichtet, der partiellen Ableitung des Modells nach der jeweiligen Eingangsgröße[2]. Bei korrelierten Größen kommen Kovarianzterme hinzu.

uc²(y) = Σ ci² · u²(xi) mit ci = ∂f / ∂xi

Für die erweiterte Unsicherheit gilt:

U = k · uc

Der Standardwert k = 2 ergibt rund 95 % Überdeckung[2] [13].

JCGM GUM-1:2023 und JCGM 100:2008

JCGM GUM-1:2023 ersetzt nicht den GUM, sondern nur dessen frühere Einführung JCGM 104:2009[5]. JCGM 100:2008 bleibt gültig und trägt in der neuen Nomenklatur die Bezeichnung GUM-3[6]. Zu JCGM 100:2008 läuft ein Amendment zur Behandlung nichtlinearer Modelle[1]. Für stark nichtlineare Modelle ist das Monte-Carlo-Verfahren nach JCGM 101 das robustere Werkzeug[7]. Ein Beispiel ist der Blendendurchfluss mit seiner Wurzelabhängigkeit.

02

Rückführbarkeit und Kalibrierschein

Das internationale Wörterbuch der Metrologie (VIM) definiert metrologische Rückführbarkeit als „Eigenschaft eines Messergebnisses, wobei das Ergebnis über eine dokumentierte ununterbrochene Kette von Kalibrierungen, von denen jede zur Messunsicherheit beiträgt, auf eine Referenz bezogen werden kann“[8]. 2 Anmerkungen daraus sind für Prüfstände wichtig:

  • Bei Messungen mit mehreren Eingangsgrößen soll jede Eingangsgröße rückführbar sein, nicht pauschal „der Prüfstand“.
  • Rückführbarkeit allein garantiert weder eine angemessene Messunsicherheit noch Fehlerfreiheit[8].

Kalibrieren und Justieren

Kalibrieren ist nicht Justieren. Das Wörterbuch stellt ausdrücklich klar: Kalibrierung darf nicht mit der Justage eines Messsystems verwechselt werden. Die Justage heißt oft fälschlich „Selbstkalibrierung“[9].

Die ILAC-Politik zur metrologischen Rückführbarkeit regelt die zulässigen Wege zur Rückführung[10]. ILAC steht für International Laboratory Accreditation Cooperation. Bevorzugt sind 2 Wege:

  • Kalibrierung durch ein nationales Metrologieinstitut, dessen Dienstleistung das gegenseitige Anerkennungsabkommen der Meterkonvention abdeckt
  • Kalibrierung durch ein Kalibrierlaboratorium, dessen Dienstleistung das ILAC-Abkommen abdeckt

Andere Wege sollen nur greifen, wenn diese beiden nicht möglich sind[10]. Ein Satz der ILAC-Politik betrifft den Kalibrierschein direkt:

Akkreditierungsverweis auf dem Zertifikat

Nur Zertifikate, die das Akkreditierungssymbol oder einen Textverweis auf die Akkreditierung des Kalibrierlaboratoriums tragen, können die Anerkennung voll in Anspruch nehmen[10].

Die deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) erkennt Ergebnisberichte akkreditierter Kalibrierlaboratorien ohne Verweis auf die Akkreditierung nicht als Rückführungsnachweise an[11]. Dieselbe Regel legt fest: Messbereiche und Messunsicherheiten im Akkreditierungsumfang sind nicht flexibilisierbar. Der Geltungsbereich ist punktgenau.

Für den Kalibrierschein verlangt die ILAC-Politik zur Messunsicherheit: Das Messergebnis enthält den Messgrößenwert und die zugehörige erweiterte Unsicherheit. Die Angabe gilt für eine Wahrscheinlichkeit der Überdeckung von rund 95 %. Akkreditierte Laboratorien dürfen keine Messunsicherheiten angeben, die kleiner sind als ihre eigene Kalibrier- und Messfähigkeit[12].

2 Prüfungen am Kalibrierschein

Beide Prüfungen dauern etwa 30 s.

  1. Steht auf dem Kalibrierschein eine Messunsicherheit? Wenn nicht, dann ist er als Rückführungsnachweis unbrauchbar.
  2. Trägt er das Akkreditierungssymbol oder einen Textverweis?

Ein Werkskalibrierschein ist ein Warnsignal, wenn er eine kleinere Unsicherheit ausweist, als ein akkreditiertes Kalibrierlaboratorium für dieselbe Größe anbietet.

Die Anforderungen an das Laboratorium selbst stehen in ISO/IEC 17025:2017[14]. Abschnitt 6.5 behandelt die metrologische Rückführbarkeit, Abschnitt 7.6 die Ermittlung der Messunsicherheit. Abschnitt 7.7 regelt die Sicherstellung der Validität durch Zwischenkontrollen. Die Abschnitte 7.8.6.1 und 7.8.6.2 regeln die Konformitätsaussagen und die Entscheidungsregel[10] [11].

03

Entscheidungsregel nach JCGM 106 und ILAC-G8

Der Nachweis von ± 0,1 K beruht nicht auf einem Messwert, sondern auf einer vereinbarten Entscheidungsregel. JCGM 106:2012 definiert die Begriffe dafür[15]:

Begriffe der Konformitätsbewertung nach JCGM 106:2012
BegriffBedeutung
Toleranzgrenzefestgelegte obere oder untere Grenze zulässiger Werte einer Eigenschaft
Akzeptanzgrenzefestgelegte obere oder untere Grenze zulässiger Messwerte
SchutzbandIntervall zwischen Toleranzgrenze und zugehöriger Akzeptanzgrenze
Entscheidungsregeldokumentierte Regel, wie die Messunsicherheit bei Annahme oder Ablehnung berücksichtigt wird
KonsumentenrisikoWahrscheinlichkeit, dass ein nichtkonformer Gegenstand angenommen wird
ProduzentenrisikoWahrscheinlichkeit, dass ein konformer Gegenstand abgelehnt wird
TOLERANZGRENZE TL AKZEPTANZGRENZE AL ZULÄSSIGER BEREICH NICHT ZULÄSSIG Schutzband w = r · U angenommen in der Toleranz, aber im Schutzband: abgelehnt abgelehnt MESSWERT MIT ERWEITERTER UNSICHERHEIT U (k = 2) Bei simple acceptance ist w = 0, die Akzeptanzgrenze liegt auf der Toleranzgrenze — das Risiko einer Falschannahme erreicht am Grenzwert bis zu 50 Prozent. Mit w = U sinkt es unter 2,5 Prozent, mit w = 0,83 · U unter 5 Prozent.
Abb. 1 · Entscheidungsregel. Das Schutzband w verschiebt die Akzeptanzgrenze gegenüber der Toleranzgrenze nach innen. Ein Messwert gilt nur als angenommen, wenn er die Akzeptanzgrenze einhält. Bei w = 0 fallen beide Grenzen zusammen: geteilte Risikoübernahme. Begriffe nach JCGM 106:2012[15], Zahlenwerte nach ILAC-G8:09/2019[16].

Die Leitlinie ILAC-G8 listet die gebräuchlichen Regeln mit dem Risiko einer Falschannahme[16]:

Entscheidungsregeln und Risiko einer Falschannahme nach ILAC-G8:09/2019
RegelSchutzbandRisiko einer Falschannahme
geteilte Risikoübernahmew = 0bis 50 % am Grenzwert
ILAC-G8-Regelw = Uunter 2,5 %
nach ISO 14253-1w = 0,83 · Uunter 5 %
„Sechs Sigma“w = 3 · Uunter 1 ppm

Akzeptanzband bei U = 0,05 K

Bei geteilter Risikoübernahme genügt ein Messwert innerhalb ± 0,1 K. Genau am Grenzwert bleibt dann ein Restrisiko von bis zu 50 %. Wenn der Kunde ein kleineres Risiko verlangt, dann gilt der Nachweis gegen 0,1 K minus U. Das Risiko einer Falschannahme liegt dann unter 2,5 %. Bei einer Messkette mit U = 0,05 K bleibt ein Akzeptanzband von ± 0,05 K.

Diese Rechnung gehört vor den Vertragsabschluss, nicht in die Abnahme. ISO/IEC 17025 verlangt ausdrücklich: Spezifikation und Entscheidungsregel sind klar definiert und mit dem Kunden vereinbart[16].

Für die Prüfmittel- und Werkstückprüfung gilt ISO 14253-1:2017. Mit der Ausgabe 2013 änderte sich der Titel von „proving“ zu „verifying“. Die Norm spricht heute vom Verifizieren der Konformität, nicht vom Beweisen[17] [18].

In der Automobilzulieferkette regelt die Prüfprozesseignung dieselbe Systematik. Das Eignungskennzahl-Verhältnis bildet sich dort aus der erweiterten Unsicherheit des Messsystems und der Toleranz. Der Grenzwert beträgt 15 %. Als Schutzabstand gilt g = 1,65 · u. Das entspricht einem Falschannahmerisiko von 5 % je Seite und passt damit zu ISO 14253-1[19]. Die zugehörige internationale Norm ist ISO 22514-7:2021[20].

04

Erreichbare Unsicherheit je Messgröße

Temperatur

Für Platin-Widerstandsthermometer gilt IEC 60751 in der 3. Ausgabe von 2022[21]. Die Toleranzklassen sind temperaturabhängige Formeln, keine festen Werte:

Toleranzklassen für Platin-Messwiderstände nach IEC 60751:2022
KlasseToleranzbei 0 °Cbei 100 °C
W 0.1 / F 0.1± (0,1 + 0,0017 · |t|) °C± 0,10 K± 0,27 K
W 0.15 / F 0.15± (0,15 + 0,002 · |t|) °C± 0,15 K± 0,35 K
W 0.3 / F 0.3± (0,3 + 0,005 · |t|) °C± 0,30 K± 0,80 K
W 0.6 / F 0.6± (0,6 + 0,01 · |t|) °C± 0,60 K± 1,60 K

Klassenbezeichnung und Kalibrierbedarf

  1. Die Bezeichnungen „1/3 DIN“ und „1/10 DIN“ sind keine Normbezeichnungen. IEC 60751 kennt sie nicht[22].
  2. Auch die Klasse W 0.1 / F 0.1 liefert bei 100 °C nur ± 0,27 K. Für ± 0,1 K ist deshalb eine Kalibrierung der eingebauten Fühler notwendig. Die Klassenangabe allein genügt nicht.

Für das Unsicherheitsbudget gibt es die Kalibrierrichtlinie DKD-R 5-1, Ausgabe 2023, des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD). Sie ist frei verfügbar. Sie nennt konkrete Zahlen für Beiträge, die sonst geschätzt werden müssen[23]:

Unsicherheitsbeiträge bei Widerstandsthermometern nach DKD-R 5-1
BeitragAnsatz, wenn nicht gemessen
EigenerwärmungRechteckverteilung mit Halbweite 30 mK, also u ≈ 17 mK
Hysterese0,2 % des gesamten Messbereichs des Thermometers in Kelvin, in vielen Fällen der größte Beitrag
Langzeitdrifttypisch unter 3 mK je Jahr, als Rechteckverteilung
parasitäre Thermospannung25 µV bei 1 mA Messstrom entsprechen etwa 63 mK
Isolationswiderstand1 MΩ bei 400 °C ergibt einen Beitrag von 0,177 K
Eintauchtiefemindestens das Zehnfache des Fühlerdurchmessers

Budgetanteil des Fühlers

Wenn die Hysterese nicht gemessen ist, dann gilt der pauschale Ansatz von 0,2 % des Messbereichs[23]. Bei einem Messbereich von 100 K sind das 0,2 K. Das ist mehr als die gesamte Forderung von ± 0,1 K. Eine Zusage von ± 0,1 K setzt deshalb eine gemessene Hysterese voraus. Auch dann verbraucht der Fühler einen Teil des Budgets, bevor die Messkarte angeschlossen ist. Die Beiträge addieren sich quadratisch[2].

Für Thermoelemente gilt IEC 60584-1 in der Ausgabe von 2013[24]. Die Grenzabweichungen sind Klassenwerte[25]:

  • Typ T, Klasse 1: der größere Wert aus ± 0,5 °C und 0,004 · |t|
  • Typ T, Klasse 2: der größere Wert aus ± 1,0 °C und 0,0075 · |t|
  • Typ K, Klasse 1: der größere Wert aus ± 1,5 °C und 0,004 · |t|

Dieselbe Quelle dokumentiert Effekte, die im Prüfstandsalltag auftreten[25]:

  • Grünfäule bei Typ K im sauerstoffarmen Milieu zwischen etwa 800 und 1 050 °C
  • ein reversibler Thermospannungsfehler bei Typ K, wenn der Fühler zwischen 600 und 400 °C schneller als etwa 100 K je Stunde abkühlt
  • die Fehler von Thermopaar und Ausgleichsleitung addieren sich

Druck

Für Rohrfedermanometer gilt EN 837-1[26]. Die entscheidende Eigenschaft ist der Bezug der Klasse. Die Klasse bezieht sich auf die Messspanne, nicht auf den Messwert[27]. Ein Gerät der Klasse 1,6 mit einem Bereich von 0 bis 100 bar hat über den ganzen Bereich ± 1,6 bar. Am Betriebspunkt 10 bar sind das 16 % vom Messwert.

Für die Kalibrierung ist die Richtlinie DKD-R 6-1 maßgeblich. Sie ist frei verfügbar[28]. Sie definiert 3 Kalibrierfolgen nach angestrebter Unsicherheit:

Als Beiträge nennt die Richtlinie Auflösung, Normalunsicherheit, Nullpunktabweichung, Wiederholpräzision, Umkehrspanne und Vergleichspräzision[28]. Die kleinste erreichbare Unsicherheit setzt das Kolbenmanometer. Seine effektive Kolbenfläche ist mit relativen Unsicherheiten unter 5 · 10⁻⁶ bestimmbar, die wirkende Kraft mit 1 · 10⁻⁶ oder besser[29].

Durchfluss

Für Wirkdruckgeräte gilt die Reihe ISO 5167, Teile 1 bis 4 in der Ausgabe 2022[30] [31]. Ein Wert aus der Vorgängerausgabe von Teil 2 zeigt die Größenordnung der erreichbaren Unsicherheit. Für Durchmesserverhältnisse zwischen 0,20 und 0,60 beträgt die relative Unsicherheit des Durchflusskoeffizienten bereits 0,5 %. Dazu kommen arithmetisch Zusatzterme für kleine Rohrdurchmesser und niedrige Reynoldszahlen[32].

Grenze der Normblende

Eine Normblende liefert allein aus dem Durchflusskoeffizienten mindestens 0,5 % Unsicherheit. Das gilt nur, wenn alle geometrischen Bedingungen und Einlaufbedingungen exakt eingehalten sind. Für Forderungen im Zehntelprozentbereich ist sie nicht geeignet.

Für Coriolis-Messgeräte gibt es die Auswahl- und Einbaunorm ISO 10790[33]. Dazu kommt ein frei verfügbarer Leitfaden eines nationalen Prüflabors mit belastbaren Praxiszahlen[34]. Herstellerangaben beginnen bei 0,05 % für den Massenstrom. Der Leitfaden nennt die Bedingungen dafür[34]:

  • Die Nullpunktstabilität wirkt sich bei kleinen Durchflüssen anteilig stark aus. Eine überdimensionierte Messstelle im Teillastbetrieb erhöht deshalb die Unsicherheit.
  • Temperatur macht die Messrohre weicher und führt zur Überanzeige. Druck erhöht die Steifigkeit und führt zur Unteranzeige. Beide Effekte sind linear.
  • Eine Kalibrierung bei 50 mm²/s Viskosität erzeugt bei Anwendung bei 300 mm²/s Abweichungen über 0,5 %.

Die Kernempfehlung des Leitfadens lautet: möglichst nah an den Betriebsbedingungen kalibrieren. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) gibt für ihr hydrodynamisches Prüffeld eine Zielunsicherheit von ± 0,02 % an[35]. Dieser Wert zeigt die kleinste Unsicherheit, die das nationale Metrologieinstitut in diesem Prüffeld anstrebt.

Elektrische Leistung

Für elektrische Leistung gibt es keine Genauigkeitsklassen wie bei Manometern. Maßgeblich ist die Herstellerspezifikation. Ein Beispiel für das obere Ende ist ein Präzisions-Leistungsanalysator[36]:

Grenzen dieser Spezifikation

  1. Der Anteil „vom Messbereich“ dominiert bei Teillast. Bei 10 % des Bereichs ist sein Anteil am Messwert zehnmal so groß.
  2. Die Angabe gilt bei Leistungsfaktor 1. Bei Umrichterlasten mit kleinem Leistungsfaktor gelten deutlich schlechtere Werte.
  3. Die Angabe gilt ohne Stromwandler. Im realen Prüfstand ist der Wandler meist der dominierende Beitrag.
05

Unsicherheitsbudget einer Wärmeleistung

Ein abgeleiteter Kennwert im Prüfstandsbau ist die Wärmeleistung aus Massenstrom, spezifischer Wärmekapazität und Temperaturdifferenz:

Q̇ = ṁ · cp · ΔT

Für ein reines Produkt addieren sich die relativen Unsicherheiten quadratisch. Die Sensitivitätskoeffizienten kürzen sich heraus[2].

(u(Q̇) / Q̇)² = (u(ṁ) / ṁ)² + (u(cp) / cp)² + (u(ΔT) / ΔT)²
0 2 4 6 8 10 12 5 10 15 20 25 30 TEMPERATURSPREIZUNG ΔT · K REL. UNSICHERHEIT VON Q · % u(ΔT) = 0,20 K u(ΔT) = 0,10 K u(ΔT) = 0,05 K Beitrag aus Massenstrom und Stoffwert allein: 0,64 % Modell Q = ṁ · c · ΔT mit u(ṁ)/ṁ = 0,4 % und u(c)/c = 0,5 %; k = 1
Abb. 2 · Relative Unsicherheit der Wärmeleistung über der Temperaturspreizung, für 3 Unsicherheiten der Temperaturdifferenz. Unterhalb von etwa 10 K Spreizung dominiert der Temperaturterm alle anderen Terme. Eigene Rechnung nach dem Fortpflanzungsgesetz[2] mit angenommenen 0,4 % für den Massenstrom und 0,5 % für den Stoffwert.

Die Kurve zeigt: Die Unsicherheit der Temperaturdifferenz ist eine absolute Größe, die Spreizung steht im Nenner. Bei 5 K Spreizung und 0,1 K Unsicherheit ergibt das 2 % auf die Leistung. Das ist mehr als Massenstrom und Stoffwert zusammen. Bei 30 K sind es 0,33 %.

Spreizung vor Durchflussmessung

Wenn Sie die Unsicherheit einer Wärmeleistungsmessung senken wollen, dann vergrößern Sie zuerst die Spreizung, nicht den Aufwand bei der Durchflussmessung.

Korrelation gepaarter Fühler

Vorlauf- und Rücklauffühler, die gemeinsam gegen dasselbe Normal und über dieselbe Messkarte kalibriert sind, haben korrelierte Abweichungen. Der Kovarianzterm des Fortpflanzungsgesetzes senkt dann die Unsicherheit der Differenz gegenüber der Rechnung ohne Korrelation mit dem Faktor √2[2]. Deshalb zertifiziert die Legalmetrologie Fühlerpaare und keine Einzelfühler.

Die technische Richtlinie zur Eichung von Wärmezählern zeigt die Systematik dahinter[37]. Sie zerlegt den Zähler in die 3 Terme des Modells: Durchflusssensor, Rechenwerk und Temperaturfühlerpaar. Für jeden Term nennt sie eine Fehlergrenze und addiert diese Fehlergrenzen arithmetisch. Fehlergrenzen sind keine Unsicherheiten. Beide temperaturabhängigen Terme enthalten das Verhältnis der kleinsten zur gemessenen Spreizung. Sie bilden damit die Dominanz aus Abb. 2 ab[37].

Dieselbe Richtlinie belegt eine Regel, die im Anlagenbau meist nur mündlich weitergegeben wird. Die Messunsicherheit der Prüfeinrichtung darf einen bestimmten Bruchteil der Fehlergrenze an den Prüfpunkten nicht überschreiten. Je nach Bauart ist das ein Fünftel oder ein Drittel[37].

Das Dokument EA-4/02 der europäischen Akkreditierungsorganisation enthält vollständig durchgerechnete Budgets als Muster und ist frei verfügbar[13]. Die Beispiele umfassen unter anderem die Kalibrierung eines Thermoelements bei 1 000 °C, eines Temperatur-Blockkalibrators bei 180 °C und eines Wasserzählers.

Für kalorimetrische Messungen gibt es einen frei zugänglichen Bericht des National Institute of Standards and Technology (NIST). Er behandelt ein 20-MW-Kalorimeter und rechnet 2 Modelle vollständig mit tabellierten prozentualen Beiträgen durch[38].

06

Kalibrierintervalle und Zwischenkontrollen

Die maßgebliche Leitlinie ist ILAC-G24 beziehungsweise OIML D 10 in der Ausgabe 2022. OIML steht für die Internationale Organisation für das gesetzliche Messwesen. Sie ist frei verfügbar[39]. Seit dieser Ausgabe lautet ihr Titel „recalibration intervals of measuring equipment“. Die ältere Bezeichnung von 2007 ist überholt.

5 Verfahren stehen zur Wahl[39]:

  1. automatische Anpassung nach Kalenderzeit
  2. Regelkarte
  3. Bemessung nach Betriebsstunden statt Kalendermonaten
  4. häufige Prüfung kritischer Parameter, volle Kalibrierung erst bei Grenzwertüberschreitung
  5. weitere statistische Verfahren

Die Leitlinie stellt ausdrücklich fest: Jedes Laboratorium entscheidet selbst, welches Verfahren es anwendet. Grundlage sind seine Bedürfnisse und seine Risikobewertung[39].

Referenzmessung im laufenden Betrieb

Für einen Prüfstand liegt das 4. Verfahren nahe. Ein Prüfstand mit definierter Referenzstelle kann eine Referenzmessung im laufenden Betrieb ausführen. Für Laboratorien nach ISO/IEC 17025 sind Zwischenkontrollen vorgesehen, wenn sie notwendig sind[14].

Dafür braucht der Prüfstand eine definierte Referenzstelle im Kreis, einen hinterlegten Sollwert und eine Auswertung, die den Trend über die Zeit führt. Mit dieser Ausstattung lassen sich die Kalibrierintervalle belegbar verlängern. Eine Drift fällt auf, bevor sie ein Prüfergebnis verfälscht.

07

Inhalt einer Abnahmevereinbarung

Aus den Abschnitten 01 bis 06 ergibt sich eine Checkliste. Sie ist eine Schlussfolgerung von Profectronics.

  1. Gemeinte Größe trennen. Regelabweichung, Messunsicherheit und Reproduzierbarkeit sind 3 verschiedene Zahlen. Eine Forderung „± 0,1 K“ ohne Angabe der gemeinten Größe ist nicht prüfbar.
  2. Entscheidungsregel vereinbaren. Geteilte Risikoübernahme oder Schutzband. Bei Schutzband den Faktor festlegen[15] [16].
  3. Messkette benennen. Fühler, Messkarte, Kalibrierlaboratorium und Kalibrierumfang. Rückführbarkeit gilt je Eingangsgröße, nicht pauschal[8].
  4. Unsicherheitsbudget beilegen. Nach dem Muster von EA-4/02: Größe, Schätzwert, Standardunsicherheit, Verteilung, Sensitivitätskoeffizient, Beitrag[13].
  5. Prüfpunkte und Bedingungen festlegen. Temperatur, Durchfluss und Umgebungsbedingung für den Nachweis.
  6. Zwischenkontrollen definieren. Prüfgegenstand, Häufigkeit, Referenz und Maßnahme bei Überschreitung[39].
  7. Kalibrierscheine prüfen auf Messunsicherheit und Akkreditierungsverweis[10] [11] [12].

Für Abnahmemessungen an Anlagen mit redundanten Messstellen gibt es ein weiteres Werkzeug: die Ausgleichsrechnung über Bilanzgleichungen nach VDI 2048 Blatt 1[40]. Wenn sich Energie- und Massenbilanzen schließen lassen, dann senkt sie die Unsicherheit teils erheblich. Sie deckt außerdem fehlerhafte Messstellen auf. Die Ausgleichsrechnung setzt redundante Messstellen und geschlossene Energie- und Massenbilanzen voraus.

Recherchestand August 2026

Zahlenwerte aus kostenpflichtigen Normen stammen aus Vorschaufassungen und aus Herstellerdokumenten, die diese Normen zitieren. Das betrifft IEC 60751, IEC 60584-1, EN 837-1 und ISO 5167. Profectronics baut Prüfstände und ist kein Kalibrierlaboratorium.

Prüfen Sie diese Werte vor einer verbindlichen Verwendung am gekauften Normexemplar.

08

Quellen

Die metrologischen Grundlagendokumente sind kostenfrei verfügbar: GUM, VIM, EA-4/02, die DKD-Richtlinien, ILAC-G8 und OIML D 10.

  1. BIPM / JCGM · JCGM Publications: Guides in Metrology (Übersicht der GUM-Suite) · abgerufen 2026 · www.bipm.org/en/committees/jc/jcgm/publications · Regelwerk
  2. JCGM · JCGM 100:2008 · Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) · 2008, korrigierte Fassung 2010 · www.bipm.org/documents/20126/2071204/JCGM_100_2008_E.pdf · Regelwerk
  3. JCGM / BIPM · VIM3 online, Eintrag 2.28 — Type A evaluation of measurement uncertainty · abgerufen 2026 · jcgm.bipm.org/vim/en/2.28.html · Regelwerk
  4. JCGM / BIPM · VIM3 online, Eintrag 2.29 — Type B evaluation of measurement uncertainty · abgerufen 2026 · jcgm.bipm.org/vim/en/2.29.html · Regelwerk
  5. JCGM · JCGM GUM-1:2023 · Guide to the expression of uncertainty in measurement — Part 1: Introduction · 2023 · www.bipm.org/documents/20126/2071204/JCGM_GUM-1.pdf · Regelwerk
  6. BIPM / JCGM-WG1 · News from JCGM · Dezember 2025 · www.bipm.org/documents/20126/58020018/News-from-JCGM-December-2025.pdf · Mitteilung
  7. BIPM · JCGM 101:2008 — Supplement 1: Propagation of distributions using a Monte Carlo method · 2008 · www.bipm.org/en/doi/10.59161/jcgm101-2008 · Regelwerk
  8. JCGM / BIPM · VIM3 online, Eintrag 2.41 — metrological traceability · abgerufen 2026 · jcgm.bipm.org/vim/en/2.41.html · Regelwerk
  9. JCGM / BIPM · VIM3 online, Eintrag 2.39 — calibration · abgerufen 2026 · jcgm.bipm.org/vim/en/2.39.html · Regelwerk
  10. ILAC · ILAC-P10:07/2020 · ILAC Policy on Metrological Traceability of Measurement Results · Juli 2020 · www.metas.ch/dam/metas/en/data/ueber_uns/internationale_anerkennung/ilac_p10_07_2020-1-e.pdf.download.pdf/ilac_p10_07_2020-1-e.pdf · Akkreditierungspolitik
  11. DAkkS · R-17025-K · Regel zur Akkreditierung von Kalibrierlaboratorien nach DIN EN ISO/IEC 17025:2018, Revision 1.0 · 10.02.2025 · www.dakks.de/files/Dokumentensuche/Dateien/R-17025-K.pdf · Akkreditierungsregel
  12. ILAC / DAkkS · ILAC-P14:09/2020 · Richtlinie zur Messunsicherheit bei Kalibrierungen, deutsche Übersetzung · 14.10.2021 · www.dakks.de/files/Dokumentensuche/Dateien/ILAC-P14_09_Deutsche%20%C3%9Cbersetzung.pdf · Akkreditierungspolitik
  13. European Accreditation · EA-4/02 M:2022 · Evaluation of the Uncertainty of Measurement in calibration, rev03 · April 2022 · european-accreditation.org/wp-content/uploads/2018/10/EA-4-02.pdf · Leitfaden
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  15. JCGM · JCGM 106:2012 · The role of measurement uncertainty in conformity assessment · Oktober 2012 · www.bipm.org/documents/20126/2071204/JCGM_106_2012_E.pdf · Regelwerk
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  17. ISO · ISO 14253-1:2017 · Geometrical product specifications — Decision rules for verifying conformity or nonconformity with specifications · 2017-10 · www.iso.org/standard/70137.html · Norm
  18. ANSI Webstore · DIN EN ISO 14253-1:2018 — deutsche Fassung · 2018 · webstore.ansi.org/Standards/DIN/dineniso142532018 · Norm
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Entscheidungsregel im Lastenheft

Wenn Sie ein Lastenheft schreiben, dann legen Sie die Entscheidungsregel fest, bevor die Genauigkeitsforderung darin steht.

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