Einführung

    Nach den Anforderungen an Messprozesse und Messgeräte wird die Pflicht einer regelmäßigen Überprüfung der Messgeräte auferlegt. Eine solche periodische messtechnische Kontrolle von Messgeräten heißt Kalibrierung, und das ausgestellte Dokument - Kalibrierschein. Die Ausstellung eines Kalibrierscheins allein ist jedoch nicht entscheidend für die Feststellung, ob das Gerät für eine bestimmte Messung geeignet ist oder nicht. Ein Kalibrierschein ist nur eine Aussage über den messtechnischen Zustand des geprüften Messgerätes und bewertet in der Regel keine Messwerte. Der Zweck von der Kalibrierung selbst besteht darin, die Fehler der Anzeigen zusammen mit ihren Unsicherheiten zu bestimmen. Der Benutzer des Messgeräts sollte selbst beurteilen, ob er mit dem gegebenen Messgerät Messungen durchführen kann und den Messbereich des Geräts bestimmen. Bei einer Kalibrierung im akkreditierten Prüf- und Kalibrierlabor von Sonel kann der Kunde sicher sein, dass er vom Laborpersonal informiert wird, wenn sein Messgerät die maximal zulässigen Fehler überschreitet. Es soll beachtet werden, dass das Messgerät - ein elektronisches Gerät - durch seinen Gebrauch einer Degradierung unterliegt. Die Nichteinhaltung der messtechnischen Parameter hängt mit der Häufigkeit und den Bedingungen der Verwendung sowie mit der Lagerung zusammen. Zum Beispiel ein Luxmeter, bei dem die Photozelle, die ein Sensor ist, mit der Zeit altert und daher regelmäßig messtechnisch überprüft werden sollte. 

Zunächst wäre es sinnvoll zu erklären, was ein Kalibrierschein und Kalibrierung selbst sind. 

Kalibrierschein ist ein Nachweis, der die messtechnischen Eigenschaften des kalibrierten Messgerätes bestätigt. Mit anderen Worten: Kalibrierschein ist ein Dokument, das die Beziehung zwischen dem Standard und der Anzeige des Gerätes mit der Angabe der Messunsicherheit beschreibt. Die Messunsicherheit ist ein mit dem Ergebnis einer Messung verbundener Parameter, der die Streuung der Werte charakterisiert, die dem gemessenen Wert zugeschrieben werden können. Sie enthält viele Komponenten, die sich aus der statistischen Verteilung der Ergebnisse vieler Messungen ermitteln lassen und durch die Standardabweichung charakterisiert werden können. Andere werden auf der Grundlage von angenommenen Wahrscheinlichkeitsverteilungen und Erfahrungswerten eingeschätzt, und wieder andere beziehen sich auf Korrekturen oder Referenzstandards. Bei der Kalibrierung von Messgeräten sollte die Messunsicherheit gemäß dem Dokument EA-4/02 [1] eingeschätzt werden. Es handelt sich um einen Leitfaden, der die Anforderungen an die Angabe der Messunsicherheit europaweit vereinheitlicht. 

Bei der Kalibrierung werden die Messwerte eines Messgeräts mit einem Standard verglichen. Der vom Kalibrierlabor verwendete Standard muss deutlich genauer sein (mindestens 2 Klassen) als das zu prüfende Messgerät.
Es ist zu beachten, dass die Kalibrierung eine Aussage über den aktuellen Zustand ist und keine Maßnahmen (Justierung/Einstellung) umfasst, die die ursprüngliche Qualität der vom Hersteller angegebenen Anzeigen wiederherstellen.

Wie liest man einen Kalibrierschein?

    Das Polnische Zentrum für Akkreditierung definiert das Erscheinungsbild eines Kalibrierscheins für akkreditierte Kalibrierlabors. Neben dem grafischen Erscheinungsbild wird es auch festgelegt, welche Informationen darin enthalten sein sollen. Es sollte das Akkreditierungssymbol „Kalibrierung“ und darunter die Akkreditierungsnummer mit der Bezeichnung „AP XXX“ vorhanden sein. Damit es wird bestätigt, dass die Kalibrierung des Messgeräts in einem akkreditierten Labor durchgeführt wurde (dessen Kompetenzen vom Polnischen Zentrum für Akkreditierung bestätigt wurden). 

Weitere relevante Informationen, die die Erfüllung der Anforderungen der EN ISO/IEC 17025 Norm beweisen, sind: 

• Kalibrierungsmethode (standardisierte Methode oder Kalibrierungsverfahren/-Anweisung),
• Einheitlichkeit der Messungen (bestimmte Weise, die Kalibrierungsergebnisse auf einen nationalen Messstandard zu beziehen).

Am wichtigsten für den Kunden sind die Ergebnisse der Kalibrierung (die unter angemessenen Umgebungsbedingungen durchgeführt wird). Meistens werden sie in einer Tabelle dargestellt, die die folgenden Angaben enthält:

• Referenzwert - der Standardwert, mit dem die Anzeige des Messgeräts verglichen wird,
• Anzeige des kalibrierten Messgerätes, 
• Unsicherheit der Messung. 

Darüber hinaus können auf Wunsch des Kunden die berechneten Messfehler (oder Korrekturen) des kalibrierten Geräts und seine zulässigen Messfehler beigefügt werden, die eine Aussage über die Übereinstimmung mit der Spezifikation und den Ergebnissen dieser Bewertung ermöglichen. Auf dem Kalibrierschein wird die Konformitätsbestimmung ebenfalls nur auf Wunsch des Kunden angegeben. Es ist nicht erforderlich, sie immer anzugeben. Es obliegt dem Benutzer zu beurteilen, ob das kalibrierte Gerät für bestimmte Messungen geeignet ist und den Anforderungen entspricht. Selbstverständlich kann eine solche Beurteilung beim Labor beauftragt werden, die auf den messtechnischen Kompetenzen der Labormitarbeiter beruht.

Konformitätsbestimmung

Das Prüf- und Kalibrierlabor der SONEL S.A. wendet als Standard die Entscheidungsregel nach der Methode der nicht-binären Konformitätsaussage mit Schutzband (Guard Band) an (gemäß ILAC-G8:09/2019, Abschnitt 4.2.3) [2].
Mit der Konformitätsaussage ist ein Risiko verbunden, das sich aus dem angewandten Prinzip ergibt.

1. Definitionen (gemäß ILAC-G8:09/2019)

Toleranzgrenze (TL)
Festgelegte obere oder untere Grenze der zulässigen Werte einer Eigenschaft.

Annahmegrenze (AL)
Festgelegte obere oder untere Grenze der zulässigen gemessenen Werte.

Schutzband (w)
Intervall zwischen einer Toleranzgrenze und der entsprechenden Annahmegrenze, wobei die Länge 𝑤 = |𝑇𝐿 − 𝐴𝐿| ist.

Spezifisches Risiko
Wahrscheinlichkeit, dass ein akzeptiertes Prüflingsteil nicht konform ist oder dass ein abgelehntes Prüflingsteil konform ist.
Dieses Risiko basiert auf der Messung eines einzelnen Prüflings.

2. Entscheidungsregel

Im Kalibrierzertifikat ist das Dokument eindeutig angegeben, in dem die Anforderungen an die maximal zulässigen Fehler (Toleranzgrenze) definiert wurden.

Ein Schutzband mit einer Breite, die der erweiterten Messunsicherheit entspricht (w = U), wurde festgelegt.

Messpunkte, bei denen die Messunsicherheit größer als der zulässige Fehler ist (w > TL), sowie Punkte ohne definierte Spezifikation, werden von der Konformitätsaussage ausgeschlossen.

Die Konformitätsaussagen werden wie folgt dargestellt:

bestanden (pass) – das Messergebnis liegt unterhalb der Annahmegrenze,

bedingt bestanden (conditional pass) – das Messergebnis liegt innerhalb des Schutzbandes und unterhalb der Toleranzgrenze,

bedingt nicht bestanden (conditional fail) – das Messergebnis liegt oberhalb der Toleranzgrenze, jedoch unterhalb der Summe aus Toleranzgrenze und Schutzband,

nicht bestanden (fail) – das Messergebnis liegt oberhalb der Summe aus Toleranzgrenze und Schutzband.

Die Kennzeichnungen der Konformitätsaussage befinden sich auf der rechten Seite der Ergebnistabelle für jeden Messpunkt.
Ihre Bedeutung ist in der Legende am Ende des Zertifikats erläutert.

Nachfolgend ist eine grafische Darstellung einer nicht-binären Konformitätsaussage mit Schutzband (w = U) gezeigt.

 

3. Risiko im Zusammenhang mit der Entscheidungsregel

Jedes Messergebnis ist mit einer Messunsicherheit behaftet.
Das Laboratorium schätzt das mit der getroffenen Entscheidung verbundene Risiko ein.

Risiko im Zusammenhang mit der Methode:

bestanden (pass) – das spezifische Risiko einer fälschlichen Annahme beträgt bis zu 2,5 %,

bedingt bestanden (conditional pass) – das spezifische Risiko einer fälschlichen Annahme beträgt bis zu 50 %, wenn das Ergebnis nahe an der Spezifikationsgrenze liegt,

bedingt nicht bestanden (conditional fail) – bedingt nicht konformes Ergebnis – das spezifische Risiko einer fälschlichen Ablehnung beträgt 50 %, wenn das Ergebnis nahe an der Spezifikationsgrenze liegt,

nicht bestanden (fail) – das spezifische Risiko einer fälschlichen Ablehnung beträgt bis zu 2,5 %.

Abschließend kann der Anwender entweder selbst die Eignung des Gerätes für die durchzuführenden Aufgaben analysieren oder eine Konformitätsbestimmung durch das Laboratorium durchführen lassen.
Liegen keine Unterlagen über das Gerät vor, kann das Labor von der Konformitätsbestimmung absehen.
 

Wie oft sollten Messgeräte kalibriert werden?

    Ein von einem Kalibrierlabor ausgestellter Kalibrierschein enthält kein Datum der nächsten Kalibrierung. Der Benutzer des Messgerätes ist für die Durchführung der nächsten Kalibrierung verantwortlich. Das Labor deutet auf keine Weise hin, wann die nächste Kalibrierung stattfinden sollte, da es weder die Lagerungs- und Verwendungsbedingungen des Messgerätes noch dessen Bestimmung oder Einsatzbereich kennt. Methoden, die zur Bestimmung von Intervallen (Perioden) zwischen Kalibrierungen verwendet werden können, sind im ILAC-G24 [3]-Dokument definiert. Wenn man bedenkt, wie viele Faktoren Intervall zwischen Kalibrierungen eines Geräts beeinflussen, kann man sagen, dass es sehr wichtig ist, die auf dem Kalibrierschein angegebenen Messergebnisse zu analysieren, insbesondere die Werte der Messfehler und der Messunsicherheit. Auf der Grundlage dieser Kalibrierungsergebnisse kann der Benutzer jedes Mal feststellen, ob das Gerät die Anforderungen erfüllt oder nicht. 

Zusammenfassung

    Die Entscheidung für ein bestimmtes Messgerät und die Interpretation der Daten auf dem Kalibrierschein liegen immer beim Messenden. Er ist für seine Messungen verantwortlich. Der bloße Besitz eines Kalibrierscheins ist kein Beweis für die messtechnische Funktionstauglichkeit des Messgeräts. Ein Kalibrierschein kann auch für ein Gerät mit fehlerhaften Messwerten ausgestellt werden. Nur ein aktueller Kalibrierschein und die korrekte Interpretation der darin enthaltenen Ergebnisse gewährleisten eine korrekte Messung. Bei Geräten, die für Prüfungen verwendet werden, die mit dem Schutz gegen elektrischen Schlag verbunden sind, sollte die Person, die die Messungen durchführt, vollständige Gewissheit über die Funktionstauglichkeit des verwendeten Geräts haben. Messungen, die mit einem fehlerhaften Messgerät durchgeführt werden, können zu einer falschen Einschätzung der Wirksamkeit des Stromschlagschutzes führen, was für die Gesundheit oder sogar Lebens gefährlich sein kann.

Literatur:
[1] EA-4/02 „Bestimmung der Messunsicherheit bei der Kalibrierung""
[2] ILAC G-8:09/2019 „Leitfaden für Entscheidungsregeln und Konformitätserklärungen"”
[3] ILAC-G24:2022 „Richtlinien für die Festlegung von Intervallen zwischen Kalibrierungen von Messgeräten”.
[4] M. Borkowski, Automatik und Messungen, Analyse von Kalibrierscheine. Wie soll man sie lesen?