Genauigkeitsklasse

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DieGenauigkeitsklasse einesMessgerätes legt die maximal zu erwartendeAbweichung einesMesswertes vomwahren Wert der zu messendenphysikalischen Größe fest, soweit die Abweichung durch das Messgerät selbst bedingt ist. Einerseits kann ein Messgerät nicht exakt eingestellt werden; andererseits können sich seine Eigenschaften durch äußere Einflüsse ändern. Mit der Einstufung in eine Genauigkeitsklasse wird ein Qualitätsmerkmal geliefert, in welchem Umfang diese Ursachen zu einer Messabweichung führen dürfen.

Normen verwenden den Begriff z. B. fürStromwandler,Wiegesysteme oder direkt wirkende Messgeräte mitSkalenanzeige. Für die weit verbreiteten Strom- und Spannungsmessgeräte mitZiffernanzeige sind derartige Klassen nicht bekannt;dazu sieheDigitalmultimeter,Messgeräteabweichung,Auflösung (Digitaltechnik).

Skale eines Drehspulmessgeräts der Klasse 2,5 für senkrechte Betriebslage (Symbole rechts).
Unter Referenzbedingungen beträgt bei diesem Messgerät der Grenzwert der Abweichung 2,5 % des Messbereichs-Endwertes 10 A, also 0,25 A.

Inhaltsverzeichnis

Begriffe

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Genauigkeitsklasse

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In der für dieMesstechnik grundlegendenDIN 1319 wird der Begriff Genauigkeitsklasse definiert als „eine Klasse vonMessgeräten, die vorgegebenemesstechnische Forderungen erfüllen, so dassMessabweichungen dieser Messgeräte innerhalb festgelegterGrenzen bleiben“.

Genauigkeit

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In EN 60051 wird die Genauigkeit eines Messgerätes definiert „als Grad der Übereinstimmung zwischen angezeigtem und richtigem Wert. Die Genauigkeit […] ist durch die Grenzen der Eigenabweichung und die Grenzen der Einflusseffekte bestimmt“. Die Begriffe werden nachfolgend erklärt.

Klassenzeichen

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Messgeräte, die bestimmte Anforderungen an die Genauigkeit erfüllen, können einer Genauigkeitsklasse zugeordnet werden. Diese Klasse wird durch ein Klassenzeichen in Form einer Zahl gekennzeichnet. Im Bild oben ist das 2,5. Ein Zusatz, z. B. ein Kreis, der die Zahl umschließt, kann hinzukommen.

Fehlergrenzen für direkt wirkende Messgeräte mit Skalenanzeige

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DINEN 60051
TitelDirekt wirkende anzeigende elektrische Meßgeräte und ihr Zubehör; Meßgeräte mit Skalenanzeige
BereichMessgeräte
RegeltTeil 1: Definitionen und allgemeine Anforderungen für alle Teile dieser Norm
Teil 2: Spezielle Anforderungen für Strom- und Spannungs-Meßgeräte
Teil 3: … für Wirk- und Blindleistungs-Meßgeräte
Teil 4: … für Frequenz-Meßgeräte
Teil 5: … für Phasenverschiebungswinkel-Meßgeräte, Leistungsfaktor-Meßgeräte und Synchronoskope
Teil 6: … für Widerstands- und Leitfähigkeits-Meßgeräte
Teil 7: … für Vielfach-Meßgeräte
Teil 8: … für Zubehör
Teil 9: Empfohlene Prüfverfahren
ErscheinungsjahrDeutsche Fassung DIN EN 60051-1: 1999;
-2…-9: 1991…96
Anmerkungenersetzt: DIN 43780;VDE 0410
Basis:IEC 60051

Die hierzu erlasseneEN 60051 ist außerordentlich vielfältig, so dass hier nur Grundzüge erläutert werden. Ältere Messgeräte sind noch nach den ähnlichen Vorgänger-VorschriftenDIN 43780 oderVDE 0410 gefertigt worden.

Außerdem beschränkt sich diese Aufstellung auf Strom- und Spannungs-Messgeräte in den bevorzugten Ausführungen nach EN 60051-2.

Ein Hersteller, der sein Messgerät durch Angabe eines Klassenzeichens qualifiziert, garantiert die Einhaltung

  • der Grenzen derEigenabweichung (früher desGrundfehlers),
  • der Grenzen derEinflusseffekte.

Eigenabweichung

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Wird ein Messgerätunter Referenzbedingungen (denselben Bedingungen wie bei derJustierung) undinnerhalb desMessbereiches betrieben, so heißt eine dann auftretende MessabweichungEigenabweichung.

Grenzwert

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Die Eigenabweichung darf die beispielhaft zum Klassenzeichen 2,5 angegebenen Werte nicht übersteigen (im Sinne einerFehlergrenze dem Betrage nach)

  • 2,5 % desMessbereichsendwertes, wenn derNullpunkt an einem Ende des Messbereichs liegt,
  • 2,5 % des Messbereichsendwertes, wenn der mechanische oder elektrische Nullpunkt außerhalb des Messbereiches liegt,
  • 2,5 % der Summe (ungeachtet des Vorzeichens) der Messbereichsendwerte, wenn der Nullpunkt innerhalb derSkale liegt.

Bei einem Zusatz zum Klassenzeichen, z. B. Kreis, gilt eine andere Bezugsgröße.

Beispiel: Strommesser mit Messbereich 0 bis 100 mA, linear geteilt, Klassenzeichen 1

Die Grenze der Eigenabweichung istG{\displaystyle G} = 1 % · 100 mA = 1 mA. Diese Grenze ist eine Konstante über den gesamten Messbereich.
Hinweis: Die relative Fehlergrenzeg{\displaystyle g} einesMesswertes hat nur bei 100 mA den Wertg{\displaystyle g} = 1 %, für jeden anderen Messwert ist sie größer. Bei 25 mA beträgt sie bereits 4 %, da der Bezugswert für die relative Fehlergrenzedes Messwertes der jeweilige Messwert ist.
g{\displaystyle g} =1 mA100 mA{\displaystyle {\tfrac {1\ \mathrm {mA} }{100\ \mathrm {mA} }}} = 0,01 = 1 %
g{\displaystyle g} =1 mA25 mA{\displaystyle {\tfrac {1\ \mathrm {mA} }{25\ \mathrm {mA} }}} = 0,04 = 4 %

Referenzbedingungen

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Zur Definition der Eigenabweichung gehört die Festlegung derReferenzbedingungen (Referenzwert oder -bereich). Im Wesentlichen ist festgelegt:

EinflussgrößeReferenzbedingungzulässige Grenzen der Referenzbedingung
Umgebungstemperatur23 °C (früher 20 °C)2 K bei Klassenzeichen 0,5 oder größer, sonst 1 K
Lagegemäß Beschriftung
Magnetisches Fremdfeldgänzliches FehlenErdfeld erlaubt
Elektrisches Fremdfeldgänzliches Fehlen 
Frequenz einerWechselgröße45 … 65 Hz 
Kurvenform einer Wechselgrößesinusförmig 
Welligkeit einer Gleichgrößenull 

Messbereich

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Anzeigebereich 0 … 12 A
Messbereich 0,6 … 6 A
In Klasse 2,5 Grenzwert der Eigenabweichung 2,5 %·6 A = 0,15 A

Da die Angaben zum oben genannten Grenzwert nur innerhalb desMessbereichs gelten, muss der Messbereich erkennbar sein, falls er nicht mit der Skalenlänge übereinstimmt. Es gibt drei Möglichkeiten der Kennzeichnung des Messbereichs auf derSkale:

  • Keine Feinteilung außerhalb des Messbereiches,
  • Messbereichsgrenze gekennzeichnet durch Punkt,
  • verstärkter (breiter gezeichneter) Skalenbogen im Messbereich.

Einflusseffekte

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Wird das Messgerät nicht unter Referenzbedingungen betrieben, so könnenzusätzlich zur Eigenabweichung weitere Abweichungen entstehen.

Einzelner Einflusseffekt

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Bei einer einzelnen, nicht eingehaltenen Einflussgröße darf der von ihr hervorgerufene Einflusseffekt ebenfalls nicht größer sein als der oben mittels des Klassenzeichens festgelegte Grenzwert, jedoch noch versehen mit einem Korrekturfaktor. Dieses gilt allerdings nur in einem bestimmtenNenngebrauchsbereich:

EinflussgrößeGrenzen des NenngebrauchsbereichesKorrekturfaktor
UmgebungstemperaturReferenztemperatur ± 10 °C100 %
Lagevon der Referenzlage aus 5° in jede Richtung 50 %
FrequenzReferenzbereich ± 10 % der jeweiligen Grenze100 %

Mehrere Einflusseffekte

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Wenn zwei oder mehr Einflussgrößen von ihren Referenzbedingungen bis zu einem Wert innerhalb des Nenngebrauchsbereiches abweichen, darf der resultierende Einflusseffekt nicht größer sein als die Summe der zulässigen Einzeleffekte.

Beispiel: Das oben beschriebene Messgerät wird bei 28 °C und um 4° geneigt betrieben.

Dann ist der Grenzwert der MessabweichungG{\displaystyle G} = (1 + 1 + 0,5) mA = 2,5 mA
(Eigenabweichung + Abweichung durch Temperatureinfluss + Abweichung durch Lageeinfluss).

Beispiel: Das oben beschriebene Messgerät wird bei 28 °C und um 10° geneigt betrieben.

Keine Garantie zu eingehaltener Messabweichung, da der Nenngebrauchsbereich nicht eingehalten wird.

Abweichende Referenzbedingungen und Nenngebrauchsbereiche

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Von den oben angegebenen Vorgaben der Norm darf abgewichen werden, wenn die Abweichung durch Beschriftung angegeben wird. Zum Beispiel:

BeschriftungReferenzwert/-bereichNenngebrauchsbereich
27 °C27 °C17 … 37 °C
35…50…60 Hz50 Hz35 … 60 Hz
23…23…37 °C23 °C23 … 37 °C
35…45…55…60 Hz45 … 55 Hz35 … 60 Hz

Mit der Klassenzuordnung verbundene Anforderungen

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Zu den Klassen werden nicht nur Anforderungen zur Genauigkeit, sondern verschiedene weitere Vorgaben festgeschrieben wie

  • Bedingungen, die zu beachten sind, wenn es um die Einhaltung der Grenzen geht,
  • Elektrische und mechanische Anforderungen, z. B.Überlastbarkeit,Dämpfung,
  • Aufschriften,
  • Prüfverfahren zur Feststellung der Einhaltung des genormten Verhaltens.

Geschichte

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Nach der bis August 1976 geltenden Vorschrift VDE 0410Regeln für elektrische Meßgeräte wurden diese Geräte in folgende Gruppen eingeteilt:

  • Feinmessgeräte mit den Klassen 0,1 – 0,2 – 0,5
  • Betriebsmessgeräte mit den Klassen 1 – 1,5 – 2,5 – 5

Genauigkeitsklassen für weitere Messgeräte

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Literatur

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  • Thomas Mühl:Einführung in die elektrische Messtechnik. 4. Auflage. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2014,ISBN 978-3-8348-0899-8.
  • Reinhard Lerch:Elektrische Messtechnik. Analoge, Digitale und Computergestützte Verfahren. 6. Auflage. Springer, Berlin 2012,ISBN 978-3-642-22608-3.
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