Was ist messunsicherheit?

Messunsicherheit

Die Messunsicherheit quantifiziert den Zweifel, der mit dem Ergebnis einer Messung verbunden ist. Sie ist ein wichtiger Bestandteil der Ergebnisinterpretation und hilft bei der Beurteilung der Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit von Messwerten. Anstatt einfach von "Fehlern" zu sprechen, beschreibt die Messunsicherheit einen Bereich, in dem der wahre Wert mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit liegt.

Wichtige Aspekte der Messunsicherheit:

• Definition der Messunsicherheit: Die Messunsicherheit ist ein Parameter, der die Streuung der Werte charakterisiert, die vernünftigerweise dem Messwert zugeordnet werden können. Sie ist keine Aussage über die "Richtigkeit" der Messung, sondern über die Bandbreite plausibler Werte.
• Ursachen der Messunsicherheit: Verschiedene Faktoren tragen zur Messunsicherheit bei, darunter:
  • Gerätefehler: Ungenauigkeiten oder Kalibrierungsfehler der Messgeräte.
  • Umwelteinflüsse: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck etc. können die Messung beeinflussen.
  • Beobachterfehler: Subjektive Einflüsse bei der Ablesung oder Interpretation von Messwerten.
  • Stichprobenfehler: Bei Stichprobenmessungen repräsentiert die Stichprobe möglicherweise nicht die gesamte Population.
  • Methodenfehler: Ungenauigkeiten oder Vereinfachungen im Messverfahren.
• Arten der Messunsicherheit: Es gibt zwei Haupttypen der Unsicherheitsbewertung:
  • Typ-A-Unsicherheit: Wird durch statistische Analyse einer Reihe von Messungen bestimmt (z.B. Standardabweichung des Mittelwerts).
  • Typ-B-Unsicherheit: Wird durch andere Informationen als statistische Daten, wie z.B. Kalibrierungszertifikate, Herstellerangaben, oder Expertenwissen, bestimmt.
• Bestimmung der Messunsicherheit: Die Bestimmung umfasst die Identifizierung aller relevanten Unsicherheitsquellen, die Quantifizierung ihres Beitrags zur Gesamtunsicherheit und die Kombination dieser Beiträge zu einer Gesamtunsicherheit. Dies kann durch verschiedene Methoden geschehen, einschließlich:
  • Fehlerfortpflanzung: Berechnung der Unsicherheit basierend auf den Unsicherheiten der einzelnen Eingangsgrößen.
  • Monte-Carlo-Simulation: Wiederholte Simulation von Messungen mit zufälligen Variationen der Eingangsgrößen, um die Verteilung der Messergebnisse zu ermitteln.
• Ausdrücken der Messunsicherheit: Die Messunsicherheit wird üblicherweise als erweiterte Unsicherheit (U) angegeben, die durch Multiplikation der Standardunsicherheit (u) mit einem Erweiterungsfaktor (k) erhalten wird. Der Erweiterungsfaktor bestimmt das Konfidenzintervall. Ein typischer Wert ist k=2, was einem Konfidenzintervall von etwa 95% entspricht, wenn die Unsicherheit normalverteilt ist. Das Ergebnis wird dann üblicherweise in der Form "Messwert ± U" angegeben.
• Bedeutung der Messunsicherheit: Die Angabe der Messunsicherheit ermöglicht:
  • Vergleichbarkeit von Messergebnissen: Messwerte können nur dann sinnvoll verglichen werden, wenn ihre Unsicherheiten bekannt sind.
  • Qualitätskontrolle: Die Unsicherheit kann verwendet werden, um die Qualität von Messprozessen zu überwachen und zu verbessern.
  • Entscheidungsfindung: Die Unsicherheit hilft bei der Bewertung des Risikos, das mit Entscheidungen verbunden ist, die auf Messungen basieren.
• GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement): Der GUM ist ein international anerkannter Leitfaden für die Bestimmung und Angabe der Messunsicherheit.

Die Messunsicherheit ist ein integraler Bestandteil der Messtechnik und sollte bei jeder Messung berücksichtigt werden.