elẹktrische Messgeräte,
zur Messung, Anzeige und Aufzeichnung der Werte von Spannung, Stromstärke u. a. elektrischen Größen sowie von magnetischen Größen dienende Geräte. Je nach ihrer Aufgabe werden sie als Spannungsmesser oder (nach der zugehörigen Einheit) Voltmeter, Strommesser oder Amperemeter u. a. bezeichnet. Einige der Größen werden direkt gemessen, andere indirekt, z. B. durch Messung der Stromstärke eines von ihnen beeinflussten Stromes. Mithilfe geeigneter Sensoren als Messwertgeber oder -wandler, die z. B. nichtelektrische in elektrische Größen umwandeln, können auch mechanische u. a. Größen elektrisch gemessen werden.
Bei den analog anzeigenden Messgeräten (analoge Messgeräte) werden besonders bei den elektrischen Messgeräten mit Zeigeranzeige solche Wirkungen des elektrischen Stroms ausgenutzt, die in ihrem Messwerk ein dessen »beweglicher Organ« verdrehendes Drehmoment erzeugen.Verglichen wird meist mit einem mechanisch hervorgerufenen Gegendrehmoment (Spiralfeder, Verdrehung eines Spanndrahtes) oder, z. B. im Kreuzspulinstrument, mit einem anderen, elektrisch hervorgerufenen Drehmoment.
Ausnutzbare Wirkungen des elektrischen Stromes sind: 1) Ablenkung eines Strom führenden Leiters im Magnetfeld beim Drehspulinstrument, Galvanometer und elektrodynamischen Messinstrument; 2) Abstoßung zweier gleichpolig magnetisierter Eisenkörper beim Dreheiseninstrument; 3) An- und Abstoßung eines Magnetankers durch Wechselstrommagnetisierung beim Frequenzmesser (Zungenfrequenzmesser); 4) Einstellung eines Magneten auf das resultierende Magnetfeld eines Dauer- und eines Elektromagneten beim Drehmagnetinstrument; 5) Induktionswirkung, die im Drehfeld auf einen Metallkörper ausgeübt wird; 6) Abstoßung oder Anziehung zweier elektrischen Ladungen beim Elektrometer; 7) Wärmewirkung des elektrischen Stroms beim Hitzdrahtinstrument und Bimetallmesswerk. Weitere ausgenutzte Wirkungen sind: 8) elektrochemische Wirkung beim Voltameter; 9) Ablenkung eines Elektronenstrahls im magnetischen oder elektrischen Feld beim Oszilloskop.
Die Genauigkeit der elektrischen Messgeräte wird gekennzeichnet durch den Anzeigefehler, der die Differenz zwischen dem gemessenen und dem wahren Wert der Messgröße darstellt. Der Anzeigefehler wird in % des Messbereichendwertes, in % der Skalenlänge oder in % des Sollwertes angegeben. Die Empfindlichkeit eines elektrischen Messgerätes ist das Verhältnis der Verschiebung der Anzeigemarke, z. B. Zeigerspitze, zur Änderung des Messwertes; hohe Empfindlichkeit bedeutet also einen großen Ausschlag bei kleiner Messgröße. Der Eigenverbrauch eines elektrischen Messgerätes ist der Anteil an elektrischer Energie, der im Gerät in mechanischer Arbeit (z. B. durch Lagerreibung) oder Wärme (im inneren Widerstand des Messwerkes) umgesetzt wird. Große Empfindlichkeit entspricht kleinem Eigenverbrauch. Eine wichtige Angabe zur Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten eines Messinstruments ist der Kennwiderstand, der das Verhältnis zwischen innerem Widerstand und Messbereich darstellt. Ein Kennwiderstand von 1 000 Ω/V bei einem Spannungsmesser bedeutet z. B., dass der innere Widerstand im 5-V-Bereich einen Wert von 5 000 Ω hat. Der Zeiger eines elektrischen Messgerätes muss sich in angemessener Zeit ohne unzulässige große Überschwingungen auf den gemessenen Wert einstellen, was durch die Dämpfung bewirkt wird. Üblich sind: die elektrische Dämpfung wie bei Drehspulinstrumenten, die Luftdämpfung, bei der ein Flügel in einer Kammer geschwenkt wird, sowie v. a. bei schreibenden Geräten die Wirbelstromdämpfung, bei der ein Metallblech zwischen den Polen eines Dauermagneten geschwenkt wird.
Digital anzeigende Messgeräte (digitale Messgeräte) unterscheiden sich von analogen Messinstrumenten durch die Umsetzung der gemessenen Größe in digitale Signale und die Digitaldarstellung des Messwertes. Für die Erfassung nichtelektrischer Größen sind sie wie alle anderen elektrischen Messgeräte auch auf die Verwendung geeigneter Sensoren (Messfühler) angewiesen. Die im Allgemeinen analog vorliegende Messgröße wird von einem Analog-digital-Umsetzer quantisiert, d. h. in digitale Impulsfolgen umgewandelt, einem elektronischen Zähler (z. B. einer aus Flipflops aufgebauten Zählerdekade) zugeführt und mithilfe elektronischer Schaltungen zur Anzeigesteuerung auf einem Display als Zahlenwert dargestellt. Vorteile digitaler elektrischer Messgeräte sind u. a.: hohe Empfindlichkeit (Steigerung durch Messverstärker), hohe Genauigkeit, (teilweise) automatische Bereichsumschaltung bei Überschreitung des Messbereichs, Vermeidung von Unsicherheiten und/oder Fehlern beim Ablesen des angezeigten Wertes.
Weite Verbreitung hat das Digitalvoltmeter (Abkürzung DVM) gefunden, das im Allgemeinen nicht nur zur Messung von Spannungen eingerichtet ist, sondern auch zur Strom- und Widerstandsmessung. Derartige Vielfachmessinstrumente (Multimeter) werden als handliche Serviceinstrumente und als Einbaugeräte für automatische Messwerterfassungssysteme verwendet.
Literatur:
P. M. Pflier u. a.: E. Meßgeräte u. Meßverfahren (41978);
M. Stöckl u. K. H. Winterling: Elektr. Meßtechnik (81987);
K. Bergmann: Elektr. Meßtechnik (51993);
E. Schrüfer: Elektr. Meßtechnik (61995).