Messunsicherheit

Was ist eine Messunsicherheit?

Jede physikalische Messung in der Forschung und Industrie ist mit einer gewissen Ungenauigkeit verbunden. Bereits kleinere Schwankungen der Umgebungsbedingungen können Einfluss auf die Messung haben und zu Abweichungen führen, die das Messergebnis unzuverlässig machen. Für aussagekräftige Messergebnisse ist die Kenntnis der mit den Ergebnissen verbundenen Unsicherheit unverzichtbar.

Die Messunsicherheit quantifiziert das unzureichende Wissen über den wahren Wert der Messgröße. Sie ist ein dem Messergebnis prozentual zugeordneter Parameter [u=Unsicherheit] welcher die Streuung der Werte kennzeichnet, die der Messgröße aufgrund der vorhandenen Informationen vernünftigerweise zugeordnet werden können. In anderen Worten einen Bereich, in dem der wahre Wert der Messgröße mit einer definierten Wahrscheinlichkeit liegt.

Wie kann die Messunsicherheit bestimmt werden?

Es gibt unterschiedliche nach ISO-Norm standardisierte Verfahren zur Bestimmung der Messunsicherheit. Die analytisch-rechnerische Methode nach ISO/IEC Guide 98-3 beruht auf Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Sie stützt sich auf quantitative Informationen und auch auf nicht statistische Kenngrößen, wie Erfahrungswerte oder Angaben aus einem Kalibrierschein. Die Berechnung der Messunsicherheit ist abhängig von der Messaufgabe, dem Messprinzip sowie Messverfahren und berücksichtigt alle relevanten Eingangsgrößen, welche die Messung beeinflussen könnten. Sie ergibt sich somit aus einer Kombination sämtlicher Einflussfaktoren der jeweiligen Eingangsgrößen. Je mehr Elemente die Messkette enthält, desto komplexer wird die Bestimmung der Messunsicherheit. 

Eine andere Methode zur Ermittlung der Messunsicherheit ist das Ringversuchsverfahren nach ISO 21748. Hierbei führen mehrere Labors Untersuchungen an identischen Proben mit denselben Messverfahren durch. Der anschließende Vergleich der Messungen innerhalb eines Labors und den Messungen zwischen den jeweiligen Labors führt im Ergebnis zu einer Standardunsicherheit in Bezug auf die untersuchte Messgröße.

Warum ist es wichtig die Messunsicherheit zu kennen?

Fehlende Informationen über die Unsicherheit des Messergebnisses können mit Fehldeutungen verbunden sein. Daraus resultierende fehlerhafte Entscheidungen, können in der Industrie zu unnötigen Kosten, zu Imageschäden bis hin zu Entschädigungsansprüchen oder gar strafrechtlicher Verfolgung führen.
Wer die Messunsicherheit sicher bestimmt, kann Toleranzgrenzen enger definieren und einen Prozess damit effizienter gestalten.