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Für ein solch hochwertiges Wissenschaftsgebiet, das auf die Produktion und Montage einiger der heikelsten und wichtigsten Herstellungsprojekte angewandt wird, ist die Metrologie eigentlich ein sehr einfaches Konzept (auch wenn einige dies vielleicht trügerisch behaupten). Die Metrologie ist die Wissenschaft des Messens. Und während die moderne High-End-Metrologie verwendet wird, um die Genauigkeiten und Definitionen ihrer Geräte unter die Grenze der Sichtbarkeit zu drücken, um die Toleranzanforderungen zu erfüllen, ist selbst das einfachste Messwerkzeug bei Ihnen zu Hause ein Stück Metrologieausrüstung, wenn es über die drei Grundkomponenten der Metrologie verfügt: Einheit, Messung und Vergleich.

Das grundlegendste Element der Metrologie ist die Einheit. Um etwas messen zu können, muss man eine Möglichkeit haben, auszudrücken, wie viel von der Substanz vorhanden ist. Laser Tracker wären nutzlos, wenn sich die Definition eines mm von einem Tag auf den anderen ändern würde. Für Masse verwenden wir das metrische und das imperiale System. Für die Zeit verwenden wir Sekunden, Minuten, Stunden, Tage und Jahre. Für elektrischen Strom verwenden wir Ampere und Volt. Jede dieser Einheiten gibt uns die Möglichkeit, eine gemessene Substanz in gleich große Stücke zu brechen, die wir auswerten können.

Der zweite Teil der Metrologie ist die Fähigkeit, diese Einheiten in einer realen Umgebung zu messen. Die Definition eines Mikrometers ist wunderbar, aber unpraktisch, es sei denn, wir haben Geräte, die einen so geringen Abstand haben. Ob es sich nun um Laser Tracker handelt, die Flugzeugflügel prüfen, oder um Temperaturmessgeräte auf einem Supraleiter, Metrologiegeräte müssen in der Lage sein, zwischen den kleinsten Einheiten, die sie messen sollen, genau zu unterscheiden.

Schließlich müssen Metrologiegeräte in der Lage sein, die gemessene Menge auf eine Art Referenz-Standard anzuwenden. Häufig bezieht sich dies direkt auf die Maßeinheit, wie z.B. ein Laser Tracker, der den absoluten Abstand der gemessenen X-, Y- und Z-Werte anzeigt, aber dies kann auch der Fall sein, wenn der Tracker diesen Wert in Bezug auf das CAD-Modell anzeigt und die ± Differenz zwischen den beiden Werten angibt. Referenz-Standards können auch verwendet werden, um Metrologie-Ausrüstung zu kalibrieren und sicherzustellen, dass sie die Genauigkeit beibehalten.

Auch hier handelt es sich wieder um die Art von hochwertigen Beispielen der Metrologie, die sie so oft wie ein unzugängliches Gebiet erscheinen lassen. Wenn wir uns jedoch diese drei grundlegenden Konzepte ansehen, können wir sie in einigen der Werkzeuge, die wir täglich benutzen, wiederfinden.

Das grundlegendste Element der Metrologie ist die Einheit

1) Auto-Tachometer

Tachometer messen die Geschwindigkeit des Autos und ohne sie hätten wir kaum etwas anderes als die anderen Autos auf der Straße, um festzustellen, wie schnell wir uns bewegen. Und obwohl sie nicht die Präzision eines Koordinatenmessgeräts erfordern, verwenden Tachometer die Einheiten Entfernung (Meilen oder Kilometer) und Zeit (Stunde), um zu messen, wie schnell wir die Strecke zurücklegen und geben uns einen Referenzpunkt in Kilometer (oder Meilen) pro Stunde, wobei alle fünf und zehn Einheiten mit unterschiedlichen Linien markiert sind. Ohne eines dieser Elemente geht die Funktion des Tachometers verloren und die Art und Weise, wie wir fahren, ändert sich vollständig.

2) Video-Timer für Streaming

Ob Streaming von einem Abonnementdienst oder einer Social-Media-Website, eines der ersten Dinge, die die meisten von uns nutzen, ist das Aufrufen des Menüs, um zu sehen, wie lang ein Video oder eine Episode ist. Dieser Balken verwendet die Einheiten Sekunden und Minuten, um zu messen, wie lange ein Video bereits abgespielt wurde und um die visuelle Referenz dieser Zeit auf einem Balken im Vergleich zur Gesamtzeit und der verbleibenden Restzeit anzuzeigen. Ohne dieses Hilfsmittel wären wir nicht in der Lage zu sagen, ob ein Video eher für eine fünf (ok, fünfzehn) Minuten lange Pause am Schreibtisch bei der Arbeit oder für später bei einer Mahlzeit geeignet ist.

3) Thermostat

Dieser ist ziemlich einfach. Thermostate in unseren Wohnungen, Autos und öffentlichen Räumen verwenden die Einheit Grad (Fahrenheit oder Celsius), um die Temperatur der Luft in einem Bereich zu messen und zeigen eine direkte Referenz dieser Zahl an, die mit einem festgelegten Temperaturziel verglichen wird, auf das hin sich der Thermostat entweder aufheizen oder abkühlen muss. Ohne den Thermostat würden wir unsere Heizungen und Klimaanlagen ständig nach oben und unten regeln und versuchen, innerhalb des idealen Temperaturbereichs zu bleiben.

4) Messbecher

Dies ist wahrscheinlich einer der am meisten übersehenen Einträge auf dieser Liste. Dennoch ist der Messbecher eine der reinsten Arten der Meßtechnik, die Sie finden können. Mit den Einheiten Milliliter, Becher und Gramm messen sie die Menge einer in sie gegossenen Substanz mit direktem visuellem Bezug auf Linien, die zeigen, ob der Becher zu viel, zu wenig oder genau die richtige Menge enthält. Und da die Messbecher auf exakte Maße bearbeitet werden, sind ihre Referenzpunkte unveränderlich und müssen nie kalibriert werden.

5) Batterieanzeige

Batterieanzeiger sind die kompliziertesten Metrologiegeräte auf dieser Liste. Sie verwenden die Einheiten Volt, Grad (Fahrenheit oder Celsius) und Zeit, um zu messen, wie viel Energie das Gerät im Laufe der Zeit verbraucht, wobei Temperaturschwankungen berücksichtigt werden, um eine Referenz zu erstellen, wie viel Energie in der Batterie verbleibt (und wie lange diese Energie bei der aktuellen Nutzungsrate reicht). Batterieanzeiger werden in allen möglichen Geräten verwendet, von unseren Telefonen über Tablets und Computer bis hin zu Videospiel-Controllern und Konsolen und die Fähigkeit zu wissen, wie lange die Batterie noch hält, ist entscheidend für ihre Leistung.

Kurz gesagt, auch wenn die meisten Publikationen (einschließlich dieses Blogs) dazu neigen, sich auf die High-End-Aspekte moderner Metrologieanwendungen zu konzentrieren, die unglaublich präzise Genauigkeiten und Toleranzen erfordern, ist die Metrologie überall um uns herum, in jedem Aspekt unseres täglichen Lebens. Und obwohl unsere Metrologieanwendungen nicht die gleichen Anforderungen wie die Automobil- und Luftfahrtfertigung stellen, sind wir dennoch bei allen Instrumenten auf dieser Liste und darüber hinaus auf Genauigkeit angewiesen. Welche anderen Werkzeuge der Metrologie setzen Sie tagtäglich ein?

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