Kalibrieren

Als Kalibrierung wird der Vergleich der mit einem Messgerät ermittelten Werte mit denen einer Referenz oder eines Normals bezeichnet. Dabei wird ermittelt, wie groß die Abweichung zwischen beiden Werten ist oder ob diese Abweichung innerhalb bestimmter Schranken liegt. Die gesetzlich vorgeschriebene Kalibrierung eines Messgerätes ist eine Eichung.

Begriffe

Eine interne Kalibrierung ist eine Kalibrierung (AK), bei der alle Messgeräte auf einen firmeninternen oder organisationsinternen Standard genormt werden.

Eine rückführbare Kalibrierung ist eine Kalibrierung, deren Referenz oder Normal ein nationaler Standard ist (zum Beispiel ein Messgerät/Messaufbau der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt oder ein zertifiziertes Referenzmaterial der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)).

Alle mit rückführbaren Messgeräten gewonnenen Messergebnisse sind einerseits auf diesen nationalen Standard rückführbar und andererseits folglich auch untereinander vergleichbar.

Rückführbar kalibrierte Messgeräte werden oft auch als Referenz-Messgeräte bezeichnet. Der Vorteil der auf nationale Standards (und somit in der Regel auch auf internationale Standards) rückführbaren Messgeräte ist die weltweite Vergleichbarkeit der Messergebnisse.

Das Wörterbuch der Metrologie (VIM) definiert Kalibrierung:

Kalibrieren umfasst die Tätigkeiten zur Ermittlung des Zusammenhanges zwischen den ausgegebenen Werten eines Messmittels […] und den bekannten Werten der Messgröße unter bekannten Bedingungen.

Dabei ist zu beachten dass Kalibrierung:

• keine Spezifikationsprüfung (Konformitätsaussage)
• kein Abgleich
• und keine Aussage über Drift beinhaltet,

sondern genau genommen nur die Istwertaufnahme auf Basis von Messunsicherheiten darstellt. Oben genannte detaillierte Prüfungen sind Aufgaben der Prüfmittelüberwachung.

Das Kalibrieren (fälschlich mitunter als „Kalibration“ bezeichnet) ist nicht nur in der Metrologie ein Messprozess zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgerätes oder einer Maßverkörperung mit einem Normal höherer Ordnung.

In DIN 1319 ist die Kalibrierung wie folgt definiert: „Ermitteln des Zusammenhangs zwischen Messwert oder Erwartungswert der Ausgangsgröße und dem zugehörigen wahren oder richtigen Wert der als Eingangsgröße vorliegenden Messgröße für eine betrachtete Messeinrichtung bei vorgegebenen Bedingungen. Bei der Kalibrierung erfolgt kein Eingriff, der das Messgerät verändert.“^[1]

Zu einer Kalibrierung gehört

• die Definition des Messprozesses (Umgebungsbedingungen, erforderliche Normale, Vorgehensweise)
• Erstellung eines mathematischen Modells zur Auswertung der Kalibrierung unter Berücksichtigung aller bekannten systematischen Einflüsse
• eine Unsicherheitsanalyse mit Hilfe des mathematischen Modells
• Angabe eines vollständigen Ergebnisses, d. h. Kalibrierwert und Kalibrierunsicherheit.
• Erstellung eines Protokolls, auch Kalibrierschein oder Kalibrierzertifikat genannt.

Der Kalibrierwert für den Kalibriergegenstand wird zur Messwertkorrektur verwendet. In Verbindung mit einer Normalhistorie lassen sich Aussagen über die Zuverlässigkeit des Kalibriergegenstandes treffen.

Ein bekanntes Beispiel ist das Kalibrieren (wenn vom Eichamt durchgeführt, dann gleichbedeutend mit Eichen) einer Waage durch Auflegen einer Normalmasse. Unter Berücksichtigung systematischer Einflüsse (Messabweichung der Normalmasse, Luftdruck, Temperatur, Auftrieb) und zufälliger Einflüsse wird die Anzeige des Kalibriergegenstandes Waage mit der Maßverkörperung Normalmasse verglichen. Um eine Aussage über den Einfluss zufälliger Einflüsse treffen zu können, wird die Messung hinreichend häufig durchgeführt und statistisch bewertet. Ein anderes Vorgehen vermeidet durch definierte Standardbedingungen Zufälligkeiten, etwa mit festgelegten Maßbezugstemperaturen.

Richtlinien und Auflagen

Neben den Auflagen und technischen Maßnahmen der Qualitätssicherung und Qualitätsmanagement, wie beispielsweise die Prüfmittelüberwachung und rückführbare Kalibrierung von Messmitteln beinhaltet die Kalibrierrichtlinie VDI (Verein Deutscher Ingenieure e. V.) / VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik) / DGQ (Deutsche Gesellschaft für Qualität e.V.) / DKD (Deutscher Kalibrierdienst) 2622 allgemeine Kalibrieranweisungen, Modelle für die Messunsicherheitsberechnung und die Rückführung von Messgrößen für die meisten elektrischen und elektronischen Instrumente.

Kalibrieren versus Justieren

Kalibrieren

Beim Kalibrieren wird ein Messgerät überprüft und die Abweichung (- wird auch als Messtoleranz bezeichnet -) zu einem (bekannt richtigen) Standard oder Messaufbau bestimmt und dokumentiert/protokolliert, so zum Beispiel die Abweichung zu einem Längennormal wie z.B. dem Ur-Meter in Paris (oder andere Referenznormale der PTB, NPL oder des DKD, UKAS usw.). Über die Protokollierung hinausgehende Handlungen finden bei der Kalibrierung nicht statt. Ziel der Kalibrierung ist ein Protokoll, das so genannte Kalibrier-Zertifikat (auch Kalibrierschein).
Es dürfen nach einer Kalibrierung unter keinen Umständen Änderungen am (Mess-)Gerät vorgenommen werden, da ansonsten die Kalibrierung (= Protokoll/Dokumentation) wertlos wird. Kalibrieren kann nur der, der ein Normal höherer Ordnung besitzt - also einen (bekannt richtigen) Standard oder Messaufbau zur Verfügung hat - und zum Protokollieren befähigt ist.

Justieren

Beim Justieren wird die Anzeige eines Messgeräts korrigiert, also der gemessene/angezeigte Wert (der so genannte Ist-Wert) auf den richtigen Wert, den so genannten Soll-Wert, so gut wie möglich korrigiert. Ziel ist es, eine korrekte Anzeige zu erhalten. Justieren kann bei Messaufbauten, die sich justieren lassen, im Grunde jeder, der zur Bedienung des Messgeräts fähig ist. Eine Justierung, zum Beispiel auf die Nullanzeige, wird oft vor jeder Messung über Stellschrauben direkt am Gerät vorgenommen. Über Abweichungen der Messergebnisse (Soll- zu Ist-Wert) sagt eine Justage allerdings nichts aus. Genau das ist Gegenstand der Kalibrierung. Beispielhaft können die bekannten festeingeschweißten Fieberthermometer nicht justiert, aber sehr wohl kalibriert werden.

Innerhalb einer Gerätewartung (z. T. auch beim Eichen) wird oft beides durchgeführt, Justierung und Kalibrierung. Merke: nach jeder Justage ist eine vorher durchgeführte Kalibrierung wertlos, eine erneute Kalibrierung ist daraufhin unbedingt erforderlich.

Kalibrierung in der Finanzmathematik

In der Finanzmathematik wird der Vorgang des anpassen eines Modells an Preise von Derivaten bezeichnet.

Kalibrierung in der Statistik

In der Statistik bezeichnet man die Umkehrung einer Regression als Kalibrierung. siehe auch: en:Calibration (statistics)

Siehe auch

Out of Specification (OOS) bedeutet, dass ein Messwert außerhalb des spezifizierten Messbereichs eines Messgerätes liegt.

• Eichung, Prüfung, Justierung, Metrologie, Deutscher Kalibrierdienst (DKD)
• Fehlerrechnung, Genauigkeitsklasse, Kaliber (Begriffsklärung), Absolutmessung
• Kalibrierung bei Farbmanagement,
• Kalibration
• Schätzgütemaße für kardinale Insolvenzprognosen

Weblinks

• Kalibrierung - Lexikon und Normen
• Kalibrieren in der Industrie, Kalibrierabläufe, Rückführbarkeit
• Das Kalibrierlexikon - Definitionen rund um die Themen Kalibrierung, Qualifizierung und Validierung
• Metrologie und Akkreditierung Schweiz
• Lexikon der Temperaturkalibrierung

Einzelnachweise

1. ↑ DIN 1319 Teil 1, Ausgabe Januar 1995 Titel: „Grundlagen der Messtechnik“ – Grundbegriffe – Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung e. V. Beuth-Verlag GmbH, Berlin-Wien-Zürich.