Kalibrierung

Kalibrierung (auch Kalibration) in der Messtechnik ist ein Messprozess zur Feststellung und Dokumentation der Abweichung eines Messgerätes oder einer Maßverkörperung zu einem anderen Gerät oder Maßverkörperung, das in diesem Fall als Normal bezeichnet wird. In der Definition des VIM von JCGM 2008 ^[1] kommt zwingend ein zweiter Schritt zur Definition der Kalibrierung hinzu, nämlich die Berücksichtigung der ermittelten Abweichung bei der anschließenden Benutzung des Messgerätes zur Korrektur der abgelesenen Werte.

Der Begriff Kalibrierung wird häufig mit den nicht synonymen Wörtern Eichung, Konformitätsaussage, Spezifikationsprüfung, Abgleich, Justierung oder Zertifizierung verwechselt, zur Abgrenzung siehe unten).

Rückführbarkeit

Bei einer rückführbaren Kalibrierung wird zunächst ein rückführbares Normal eingesetzt. Solch ein Normal besitzt selbst eine Kalibrierung, die durch eine ununterbrochene Kette von Kalibrierungen eine Beziehung zu den Definitionen der SI-Einheiten hat. Diese Beziehung wird ausgedrückt durch die beiden Parameter Abweichung und Kalibrierunsicherheit. Wird das Ergebnis der Kalibrierung nun wiederum mit Abweichung und Unsicherheit ausgedrückt, so ist auch dieses Kalibrierergebnis rückführbar. Rückführbarkeit ist also die Eigenschaft eines Ergebnisses und nicht eines Gerätes.

Zunahme der Unsicherheit bei einer Kalibrierung

Mit jeder Kalibrierung entlang der Rückführbarkeitskette nimmt die Unsicherheit zu. Die kalibrierten Gegenstände sind somit immer niederwertiger (von niederer Ordnung) als die Normale, mit denen sie kalibriert wurden.

Kalibrierung ist eine Momentaufnahme

Die Kalibrierung ist eine Momentaufnahme. Aussagen über das zeitliche Verhalten (Drift) eines Messgerätes können erst nach einigen erfolgten Kalibrierungen gemacht werden. Erst durch diese Betrachtungen und entsprechende zusätzliche Unsicherheitsbeiträge behalten Messergebnisse auch für die Dauer zwischen zwei Kalibrierintervallen die Rückführbarkeit.

Vorgehensweise bei einer Kalibrierung

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, also Abweichung und Kalibrierunsicherheit.
• Erstellung eines Protokolls, auch Kalibrierschein oder Kalibrierzertifikat genannt.

Akkreditierung

Staatliche Akkreditierungsstellen akkreditieren Kalibrierlabore und bestätigen dadurch deren Kompetenz für im Akkreditierungsumfang durchgeführte Kalibrierungen.

Abgrenzung gegen andere Begriffe

• Eine Eichung ist die Bestätigung der Konformität eines dem Gesetz nach eichpflichtigen Messgerätes mit einer gesetzlichen nationalen Vorschrift.
• Eine Konformitätsaussage oder Spezifikationsprüfung kann im Anschluss an eine Kalibrierung erfolgen, ist aber nicht zwingender Bestandteil.
• Ein Abgleich oder eine Justierung kann im Anschluss an eine Kalibrierung und eine Konformitätsprüfung erfolgen (wenn z.B. die festgestellte Abweichung unzulässig hoch ist), ist aber nicht zwingender Bestandteil. Nach jeder Justierung muss eine erneute Kalibrierung stattfinden, weil durch die Änderung am Messgerät eine vorher durchgeführte Kalibrierung bedeutungslos wird. Die erste Kalibrierung wird als 'as found', die zweite als 'as left' bezeichnet.
• Eine Zertifizierung ist die Bestätigung einer unabhängigen Zertifizierungsstelle, dass eine Sache (Produkt, Person, System) alle Anforderungen einer Anforderungsliste erfüllt.

Beispiel

Ein anschauliches Beispiel ist das Kalibrieren einer selbstanzeigenden Waage durch Auflegen von Gewichtsstücken als Normale. Unter Berücksichtigung systematischer Einflüsse (zuvor durch Kalibrierung ermittelte Messabweichung der Gewichtsstücke, Luftdruck, Temperatur, Auftriebskräfte) und zufälliger Einflüsse wird die Anzeige des Kalibriergegenstandes Waage mit der aufgelegten Masse verglichen und die Unsicherheit dieser Abweichung geschätzt. Ein einfaches Kalibrierergebnis lautet also z.B.: Die Waagenanzeige hat bei einer Belastung von 200 g eine Abweichung von +0,12 g; dieses Ergebnis hat eine Unsicherheit von 0,20 g mit einem Vertrauensbereich von 95 %.

Richtlinien und Normen

DIN EN ISO 9001:2008: In diesem Regelwerk für die Zertifizierung von Qualitätsmanagementsystemen wird gefordert, dass für das hergestellte Produkt qualitätsrelevante Kenndaten mit kalibrierten Messinstrumenten gemessen werden.

Neben den Auflagen und technischen Maßnahmen der Qualitätssicherung und Qualitätsmanagement, wie beispielsweise die Prüfmittelüberwachung und rückführbare Kalibrierung von Messmitteln beinhaltet die Kalibrierrichtlinie 2622 von VDI, VDE, DGQ und DKD (Deutscher Kalibrierdienst) allgemeine Kalibrieranweisungen Modelle für die Messunsicherheitsberechnung und die Rückführung von Messgrößen für die meisten elektrischen und elektronischen Instrumente.

Kalibrierung außerhalb der Messtechnik

In der Finanzmathematik wird der Vorgang des Anpassens eines Modells an Preise von Derivaten als Kalibrieren bezeichnet.

In der Statistik bezeichnet man die Umkehrung einer Regression als Kalibrierung.

Im Zusammenhang mit der Radiokohlenstoffdatierung bezeichnet man mit Kalibrierung bzw. Kalibration den Abgleich des gemessenen Radiokohlenstoffalters einer Probe mit unabhängigen Skalierungen (zum Beispiel der Dendrochronologie), womit das Alter der Probe in Sonnenjahre umgerechnet werden kann.^[2][3]

Siehe auch

• Out of Specification (OOS) bedeutet, dass ein Messwert außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegt.
• Deutscher Kalibrierdienst (DKD)
• Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) - ersetzt DKD
• Kalibrierung bei Farbmanagement

Weblinks

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

Einzelnachweise

1. ↑ Joint Committee for Guides in Metrology: International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM), Definition 2.39 http://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2008.pdf#page=42.
2. ↑ Bernhard Weninger: Studien zur dendrochronologischen Kalibration von archäologischen14C-Daten. Universitätsforschungen zur Prähistorischen Archäologie 43, 1997 (Frankfurt).
3. ↑ B. Kromer: Radiokohlenstoffdatierung. In: Wagner, G.A.: Einführung in die Archäometrie. Springer-Verlag, 2007. ISBN 3540719369.