Allgemeiner Hinweis: Die Toleranzen einer Waage werden abgekürzt als "d" angegeben. "1 d" steht dabei für 1 Ablesbarkeitsschritt einer Waage, bzw. "3 d" für 3 Ablesbarkeitsschritte.
Bei Waagen die mehrere Messbereiche aufweisen und z.B. unterhalb von 10kg mit 1g-Schritten arbeiten, oberhalb von 10kg mit 2g-Schritten, wäre eine Abweichung von +- 5d je nach Messbereich entweder +- 5g (5 * 1g) oder +- 10g (5 * 2g) bei größeren Gewichten.
Bei Waagen werden Toleranzen die im Einsatz unter normalen Bedingungen vorkommen, in den meisten Fällen in die folgenden Begriffe unterteilt, eine Reproduzierbare Abweichung und eine Lineare Abweichung. Beides zusammen ergibt die Toleranz, mit der Sie als Messfehler beim Einsatz der Waage rechnen müssen. Überschreitet die Toleranz die in Ihren zulässige Fehlergrenze, wäre das Modell nicht ausreichend genau.
Die Reproduzierbarkeit:
Kurzform: Wenn Sie ein Gewicht mehrfach nacheinander aufsetzen darf die Streuung der Anzeige diesen Wert nicht übersteigen.
Als Beispiel: Auf einer Waage mit 100g/0,01g und einer angegebenen Reproduzierbarkeit von ± 1d darf die Waage nach dem Anzeigen von 10,00g nach dem hochheben und erneuten aufsetzen des selben Gegenstands auch 9,99g oder 10,01g anzeigen.
Auf einer Waage mit einer Reproduzierbarkeit von ± 10d wären auch 9,90g oder 10,10g möglich.
Ermittelt wird die Reproduzierbarkeit durch eine Messung von meist 10 Wiederholungen, das Ergebnis kann dann z.B. so aussehen:
Der berechnete Mittelwert aus den 10 Ergebnissen liegt bei 1,005g. Von da aus streute die Waage um 3 Messchritte nach unten sowie 3 Messchritte nach oben. Bei einer Waage deren maximale Toleranz laut Datenblatt bei z.B. ± 5d liegt, ist die Toleranz im normalen Rahmen.
Der Mittelwert dieser 10 Ergebnisse (in diesem Beispiel Fall 1,005g) ist dabei der Punkt, den wir für die folgende Prüfung der Linearität verwenden:
Die Linearität:
Kurzform: Wie weit darf die Anzeige der Waage vom tatsächlichen Gewicht abweichen.
Stellen Sie sich den Idealen Messverlauf einer Waage wie eine gerade Linie vor, in der Skizze ist dies mit der schwarzen Linie verdeutlicht. Ganz unten befindet sich der „0“-Punkt, das heißt es befindet sich kein Gewicht auf der Wägefläche. Ganz oben rechts befindet sich der Punkt der maximalen Kapazität, an dem die Waage mit z.B. 100g belastet ist und an dem die Wägezelle um etwa 1mm verformt wird:
Wird eine 100g Waage mit 50g belasten müsste sich die Wägezelle um 0,5mm durchdrücken, bei 25g um 0,25mm usw… Nehmen Sie bei einer mit 100g belasteten Waage 50g ab, muss die Wägezelle das verbleibende Gewicht wieder um 0,5mm nach oben drücken und nach dem kompletten entfernen des Gewichts wieder in den ursprünglichen Zustand zurück federn.
Dieser eine Millimeter Verformung ist der normale Arbeitsbereich einer Wägezelle die mit Dehnungsmesstreifen arbeitet, auch wenn die Waage nicht bis 100g sondern bis 100kg ausgelegt ist. In dem Fall ist die Wägezelle natürlich deutlich massiver ausgelegt und es wird mehr Kraft benötigt um die Wägezelle über den gleichen Messbereich zu verformen.
(Bildhinweis: Montage zur Veranschaulichung)
Für die 100g/1g Waage bedeutet dies, das der eine Millimeter in 100 Messbereiche unterteilt wird und die Waage alle 0,01 mm einen neuen "Messchritt" erkennen muss.
Bei einer Waage die 100g mit 0,001g Schritten erkennen kann, bedeutet dass das die Bereche zwischen den Schritten deutlich kleiner werden, nun wird alle 0,00001 mm ein neuer Messchritt erkannt werden muss.
Entsprechend hochwertiger muss die Wägezelle verarbeitet sein, um eine gleichmäßige Verformung über den kompletten Messbereich zu ermöglichen.
Hier liegt dann das Problem: Materialbedingt kann es immer wieder Stellen in der Wägezelle geben an denen diese bei unterschiedlicher Belastung etwas mehr oder weniger nachgibt, das heißt bei 80g aufgelegter Masse drückt sich diese nicht um 0,80000 mm durch, sondern um 0,80050mm. Das ergibt bei einer Waage die das Gewicht in 100.000 Messchritten über einen Millimeter ermittelt und alle 0,001g ein Gewicht ausgibt, einen Messfehler von 50 Ablesbarkeitsschritten, bzw. um 50 Milligramm.
Ermittelt wird die Linearität mit einer Messreihe aus stetig schwerer werdenden Gewichtsstücken. Der Punkt an dem die Waage am weitesten abweicht, wird als „Linearität“ angegeben, etwa als +/- 2 Ablesbarkeitsschritte.
Messfehler durch Umwelteinflüsse
Aber: Beachten Sie, das jede Waage das Ergebnis nur so gut ausgeben wie die örtlichen Bedingungen es zu lassen. Einflüsse durch die Temperatur, ein wackliger bzw. nachgebender Untergrund, Luftbewegungen und ähnliches, führen zwangsläufig zu einer Veränderung des Messsignals und können sehr schnell zu Messfehlern führen, die ein vielfaches der normalen Toleranz der Waage ausmachen.
Weitere Informationen dazu finden Sie hier:
Messfehler durch Umwelteinflüsse