Na, bist Du auch drüber gestolpert?

Ehrlich gesagt, ich auch … zuerst! Aber wer spricht schon von „Metrologie“? Man kennt nur „Messtechnik“. Auch das Studienfach an der Uni hieß einfach „Messtechnik“.

Metrologie ist nicht zu verwechseln mit Meteorologie, die sich mit dem Wetter befasst - und hat außer einer sprachlichen Ähnlichkeit nichts damit zu tun.

Nur oft ist es so (zumindest auch bei mir), dass wenn man „Meteorologie“ meint, es in der Aussprache wie „Metrologie“ rüberkommt 😀

Metrologie bildet das fundamentale Rückgrat unserer modernen, globalisierten und hochtechnisierten Welt. Ohne die Metrologie gäbe es keine austauschbaren Ersatzteile in der Fertigung, keinen fairen internationalen Handel und keine verlässliche naturwissenschaftliche Forschung.

Die Metrologie klassischerweise in drei Hauptkategorien unterteilt:

Die drei Säulen der Metrologie

• Wissenschaftliche Metrologie: Dies ist die höchste theoretische Ebene. Sie beschäftigt sich mit der Definition der grundlegenden Maßeinheiten (wie dem Internationalen Einheitensystem, SI) und deren exakter physikalischer Realisierung. Institute wie die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) arbeiten hier daran, fundamentale Konstanten des Universums messbar zu machen – etwa die Definition der Sekunde durch Atomuhren oder des Kilogramms über die Planck-Konstante.

• Industrielle (oder angewandte) Metrologie: Dieser Bereich bringt die hochpräzise Wissenschaft in die wirtschaftliche Praxis. Er stellt sicher, dass Messinstrumente in der industriellen Fertigung, Forschung und Qualitätssicherung (z. B. bei der Chipherstellung oder in der Luftfahrt) fehlerfrei arbeiten und exakt den Spezifikationen entsprechen.

• Gesetzliche Metrologie: Hier stehen der staatliche Verbraucherschutz und das Eichwesen im Fokus. Diese Säule stellt durch gesetzliche Regelungen sicher, dass Messungen im öffentlichen Leben und im Handel korrekt und fair ablaufen – beispielsweise bei der Überprüfung von Zapfsäulen an Tankstellen, Taxametern oder Waagen im Supermarkt.

Kernkonzepte der Metrologie

Damit eine Messung in Deutschland exakt mit einer Messung in Japan oder den USA vergleichbar ist, stützt sich die Metrologie auf zentrale Prinzipien:

Rückführbarkeit (Traceability): Dies ist das wichtigste Konzept der Metrologie. Jede noch so kleine Messung muss in einer ununterbrochenen Kette von Vergleichen mit nationalen oder internationalen Normalen (den Referenzstandards) in Verbindung stehen.

Messunsicherheit: Die Metrologie lehrt, dass es keinen absoluten, perfekten Messwert gibt. Jede Messung ist nur vollständig, wenn sie um eine berechnete statistische Abweichung (die Fehlergrenzen) ergänzt wird, innerhalb derer sich der wahre Wert verlässlich befindet.

Kalibrierung: Der ständige Prozess der Überprüfung, bei dem ein Messinstrument (wie ein Oszilloskop oder eine Waage) mit einem übergeordneten, genaueren Referenzstandard verglichen wird, um sicherzustellen, dass es exakt das anzeigt, was es soll.

Kurz gesagt: Die Metrologie ist das globale Regelwerk, die Physik und die Methodik, die dafür sorgt, dass eine Sekunde, ein Volt oder ein Millimeter überall auf der Welt und zu jeder Zeit exakt denselben Wert haben.

…über das Messen

„Das Messen ist die Gesamtheit von Tätigkeiten und Vorgänge, durch den ein spezieller Wert einer physikalischen Größe als Vielfaches einer Einheit oder eines Bezugswerts ermittelt wird“ (DIN 1319)

"Alles messen was messbar ist, alles messbar machen, was noch nicht messbar ist." (Galileo Galilei)

„Das beste Mittel gegen Sinnestäuschungen ist das Messen, Zählen und Wägen. Dadurch wird die Herrschaft der Sinne über uns beseitigt. Wir richten uns nicht mehr nach dem sinnlichen Eindruck der Größe, der Zahl, des Gewichts der Gegenstände, sondern berechnen, messen und wägen sie.

Und das ist Sache der Denkkraft, Sache des Geistes in uns."

Plato (427-347 v.Chr.)

Oder etwas moderner ausgedrückt: Durch Messen wird der subjektive Eindruck in ein objektives, standardisiertes Maß umgewandelt. 

In unserer Umwelt sind zahlreiche Größen vorhanden. Diese werden beim Messen

quantifiziert. Somit werden sie

• vergleichbar
• reproduzierbar
• speicherbar
• berechenbar

Um eine Messung durchzuführen, müssen zwei Fundamentalvoraussetzungen gegeben sein:

• Die zu messende Größe muss qualitativ eindeutig definiert und quantitativ bestimmbar sein.
• Das Messnormal muss durch eine Konvention festgelegt sein.

Messen ist die Gesamtheit der Tätigkeiten oder Vorgänge, mit denen unter Verwendung experimenteller Hilfsmittel durch einen Vergleich der Wert einer Größe ermittelt, also festgestellt wird, wie oft die Einheit in der zu messenden Größe enthalten ist. Dazu wird die jeweilige Größe mit einer geeigneten Verkörperung (Realisierung) der Einheit (Maßverkörperung) verglichen.

Begrifflichkeiten:

• Messbereich: Der Messbereich ist der Teil des Anzeigebereichs, für den der Fehler des Messwertes innerhalb der garantierten Grenzen ist.
• Messergebnis:Das Messergebnis besteht aus einem oder mehreren Messwerten. Mehrere Messwerte können durch mathematische Operationen verknüpft sein.
• Messgerät: Das Messgerät ist die technische Einrichtung, um die Messung durchzuführen.
• Messobjekt: Das Messobjekt ist der Teil der Umwelt, von dem eine bestimmte Eigenschaft gemessen wird.
• Messverfahren: Das Messverfahren beschreibt das Verfahren, um eine bestimmte Messung durchzuführen.
• Messwert: Der Messwert ist der Wert, der bei einer Messung auftritt. Er wird normalerweise auf der Anzeige abgelesen. Der Messwert besteht aus einem Zahlenwert multipliziert mit einer Einheit.

Und der Vollständigkeit halber noch ein Rede, die Max Planck 1929 über die  "Physikalische Gesetzlichkeit" zugeschrieben wird: 

"Das Wesen der physikalischen Gesetzlichkeit und der Inhalt der physikalischen Gesetze lässt sich nicht durch reines Nachdenken erschließen. Es gibt hierfür keinen anderen Weg, als den, sich vor allem an die Natur zu wenden, in ihr möglichst zahlreiche und vielseitige Erfahrungen zu sammeln, dieselben miteinander in Vergleich zu bringen und zu möglichst einfachen und weittragenden Sätzen zu verallgemeinern.

Da der Inhalt einer Erfahrung um so reicher ist, je genauer die Messungen sind, die ihr zugrunde liegen, so versteht sich von selbst, dass der Fortschritt aller physikalischen Erkenntnis auf das Engste verknüpft ist mit der Verfeinerung der physikalischen Instrumente und mit der Technik des Messens... "