Toleranzen: Reproduzierbarkeit und Linearität, was heißt das?

G&G GmbH
2021-04-30 13:22:00 / Beratung und Informationen / Kommentare 0

Allgemeiner Hinweis: Die Toleranzen einer Waage werden meist 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 die folgenden Begriffe unterteilt:


Die Reproduzierbarkeit:

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 anzeigt darf die Waage dem hochheben und erneuten aufsetzen auch 9,99g oder 10,01g anzeigen.

Die Linearität:

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 sich die Wägezelle um 1mm durchdrückt. Diese Verformung ist der normale Wert bei den meisten Waage die mit einer auf Dehnungsmessstreifen basierenden Wägezelle arbeiten. Wird die Waage mit 50g belasten müsste sich die Wägezelle um 0,5mm durchdrücken, bei 25g um 0,25mm usw…
 

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 wird mehr Kraft benötigt um die Wägezelle über den gleichen Messbereich zu verformen.

Auch macht es kein Unterschied ob die Waage bis 100g mit 1g-Schritten arbeitet, oder bis 100g mit 0,001g Schritten, beide verformen sich bei maximaler Belastung etwa gleich stark. 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 ausgegeben. 
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 eigentlichen 80g aufgelegter Masse drückt sich diese nicht um 0,80000 mm durch, sondern um 0,80050mm. Dies ergibt bei einer Waage die das Gewicht in 100.000 Messchritten über diesen einen Millimeter ermittelt und alle 0,001g ausgibt, einen Messfehler von 50 Ablesbarkeitsschritten, bzw. um 50 Milligramm.

Ermittelt wird die Linearität aus einer Messreihe aus stetig schwerer werdenden Gewichtsstücken. Der Punkt an dem die Waage am weitesten abweicht, wird dabei als  ermittelt und der Punkt der maximalen Abweichung als „Linearität“ angegeben, etwa als +- 2 Ablesbarkeitsschritte (= 0,2g bei einer Waage die mit 0,1g Schritten arbeitet).

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.