Leistungsmessung Das Problem mit der Grundgenauigkeit

Die Angabe der Messunsicherheit kann bei einer statistischen Normalverteilung über das Konfidenzintervall erfolgen. Bei Leistungsanalysatoren kann die Messunsicherheit anhand des Arbeitspunktes berechnet werden - die Methode liefert mehr Aufschluss als die Angabe zur Grundgenauigkeit aus dem Datenblatt.
Mit wie viel Unsicherheit ist ein Messwert belegt? Um Leistungsanalysatoren auf Messgenauigkeit zu vergleichen, sollte die Messunsicherheit anhand des Arbeitspunktes berechnet werden - die Methode liefert mehr Aufschluss als die Angabe zur Grundgenauigkeit aus dem Datenblatt.

In Datenblättern von Leistungsanalysatoren taucht der Parameter Grundgenauigkeit auf. Zum Gerätevergleich sollte er aber nicht herangezogen werden. Die Gründe hat Yokogawas Produktmanager Andreas Maushammer in einem Kurzvideo zusammengefasst.

Wer einen Leistungsanalysator beschaffen möchte, studiert und vergleicht die Datenblätter mehrerer Geräte. Ein Wert, der häufig angegeben wird und eine allgemeine Orientierung bieten kann, ist die Grundgenauigkeit. In den meist englischen Datenblättern lautet diese Angabe basic accuracy. Sie wird als Prozentzahl angegeben und kann sich auf den ausgewählten Messbereich oder den angezeigten Messwert beziehen. Die Grundgenauigkeit kann auch vom Frequenzbereich abhängen. Manche Hersteller geben die Gültigkeitsbereiche an und machen klar, ob sie sich auf Messwert oder Messbereich beziehen, in manchen Datenblättern findet sich aber auch nur die Prozentzahl ohne weitere Erklärungen.

Eine Angabe mit vielen Fragezeichen

Der Grund für den uneinheitlichen Gebrauch ist, dass es keine festgeschriebene Norm zur Angabe einer Grundgenauigkeit gibt. Die Hersteller können selbst festlegen, was sie als Grundgenauigkeit verstehen. Das müsse man bei der Betrachtung des Wertes berücksichtigen, sagt Andreas Maushammer, Produktmanager für Leistungsmesstechnik bei Yokogawa, und gibt zu bedenken, dass viele für den Anwender wichtige Angaben nicht genannt werden. Unklar sei zum Beispiel, ob die Angabe für den gesamten Betriebstemperaturbereich oder nur in der Nähe einer bestimmten Referenztemperatur gilt, auf welche Messgrößen sich die Grundgenauigkeit bezieht – Spannung, Strom, Wirkleistung oder alle drei? Seine Bewertung insgesamt: »Die basic accuracy ist eine Angabe mit vielen Fragezeichen« und sie sollte nicht ohne weitere Überlegungen herangezogen werden, um Leistungsanalysatoren miteinander zu vergleichen.

Erklärvideo: Angabe der Grundgenauigkeit in Datenblättern

Peak-Messbereich oder RMS-Wert?

Selbst wenn die Randbedingungen für die Grundgenauigkeit recht ausführlich genannt werden, gibt es weitere Stolpersteine für einen direkten Vergleich der Werte. Ein Beispiel: Hersteller 1 gibt die Grundgenauigkeit für die Wirkleistung (U*I) seines Leistungsanalysators an als 0,016 % des angezeigten Messwerts + 0,02 % des verwendeten Messbereichs. Hersteller 2 nennt 0,02 % des angezeigten Messwerts + 0,04 % des verwendeten Messbereichs. Aus dem direkten Vergleich dieser Angabe würde man den Schluss ziehen, dass der Leistungsanalysator von Hersteller 1 die genaueren Messergebnisse liefert.

Das muss aber nicht sein, weil die beiden Hersteller einen unterschiedlichen Messbereich zu Grunde legen können, den Peak-Messbereich oder den Messbereich für den Effektivwert. Legt Hersteller 1 für seine Messunsicherheit einen Peak-Messbereich zu Grunde und Hersteller 2 einen Effektivwert-Messbereich, kann sich das Bild genau umkehren, da der Peak-Messbereich deutlich größer als der für den Effektivwert ist. Im Video (ab Minute 4:00) führt Maushammer das Beispiel mit konkreten Werten aus und ermittelt die Messunsicherheit.

Entscheidend ist die Messunsicherheit

Um solche Fehlschlüsse zu vermeiden, kann aus den Angaben die Messunsicherheit anhand von konkreten Arbeitspunkten ermittelt werden. Anders als die Grundgenauigkeit bezieht sich die Messunsicherheit immer auf den aktuellen Messwert, ist eine quantitative Angabe und eindeutig. Der Aufwand zur Berechnung ist höher und erfordert schon bei der Beschaffung relativ konkrete Kenntnisse über die Messanforderungen, schützt aber auch vor Fehleinkäufen.