Was ist der Unterschied zwischen Genauigkeit, Präzision, Auflösung und Empfindlichkeit?
Die Hersteller digitaler Messgeräte geben in der Regel Spezifikationen für ihre Geräte an, die die Genauigkeit, Präzision, Auflösung und Empfindlichkeit festlegen. Leider sind nicht alle diese Spezifikationen einheitlich oder werden auf dieselbe Weise interpretiert. Und selbst wenn sie angegeben werden ist nicht klar, wie sie sich auf das System und die zu messenden Variablen beziehen.
Messgenauigkeit (accuracy)
Die Messgenauigkeit gibt Auskunft darüber, wie stark ein Messwert vom wahren Wert des gemessenen Signals abweichen kann. Sie kann definiert werden als der Betrag der Unsicherheit in einer Messung in Bezug auf einen genauen Wert. Die Genauigkeitsangaben beziehen sich in der Regel auf den vom Messgerät erfassten Fehler und werden in Prozent angegeben. Wenn beispielsweise eine Genauigkeit von 3 % angegeben ist und 100 V gemessen werden, kann das Messgerät einen Wert zwischen 97 V und 103 V auf dem Display anzeigen.
Die angegebene Genauigkeit wird normalerweise für normale Umgebungsbedingungen wie Raumtemperatur, normale Luftfeuchtigkeit usw. angegeben. Sie ist normalerweise für einen bestimmten Teil des Bereichs definiert. Wenn der Anzeigebereich beispielsweise 0 V bis 1000 V beträgt, kann die Genauigkeit für den Bereich 5 V bis 1000 V angegeben werden.
Präzision (precision)
Die Präzision beschreibt die Reproduzierbarkeit einer Messung. Ein anderer Begriff für Präzision ist Wiederholbarkeit. Zum Beispiel wenn ein stationäres Signal viele Male gemessen wird. Wenn in diesem Fall die Werte nahe beieinander liegen, ist ein hoher Grad an Präzision oder Wiederholbarkeit gegeben.
Eine genaue Messung muss nicht unbedingt präzise sein, und andererseits bedeutet Präzision nicht gleich Genauigkeit. Wenn beispielsweise eine konstante Spannung von 100 V gemessen wird und die aufeinander folgenden Messwerte auf dem Display 93,0 V, 93,1 V, 92,8 V usw. lauten, bedeutet dies, dass das Gerät präzise, aber nicht genau ist. Schwanken die Werte auf dem Display dagegen z.B. mit 97,1V, 102,9V, 100,0V..., bedeutet dies, dass das Gerät zwar genau, aber nicht präzise ist.
Auflösung (resolution)
Die Auflösung ist die kleinste Schrittweite, die ein Gerät auf dem Display anzeigen kann. Sie gibt die Anzahl der signifikanten Stellen (Dezimalstellen) an, mit denen ein Messwert auf dem Display angezeigt wird. Wenn die Auflösung eines Messgeräts 0,1 V beträgt, wird die Spannung 10 V als 10,0 angezeigt.
Die Auflösung ist das Verhältnis zwischen dem maximalen Wert eines Signals und dem kleinsten darstellbaren Teil. Sie kann manchmal als das Ausmaß interpretiert werden, in dem eine Änderung theoretisch erkannt werden kann, und kann mit der Anzahl der Bits des für die Messung verwendeten AD-Wandlers in Beziehung gesetzt werden.
Eine Technik namens Mittelwertbildung kann die Auflösung verbessern, geht aber zu Lasten der Geschwindigkeit. Bei der Mittelwertbildung werden mehrere Messwerte addiert und dann durch die Gesamtzahl der Werte geteilt. Diese Technik kann jedoch die Auswirkungen von Nichtlinearität, Rauschen usw. nicht verringern.
Counts und Digits sind Begriffe, die manchmal verwendet werden, um die Auflösung eines Instruments zu beschreiben.
Die Genauigkeit eines Messgeräts kann auch eine gewisse Anzahl von Ziffern umfassen. Zum Beispiel kann die Genauigkeit wie folgt angegeben werden: (3% + 3 Digits). Wenn dann 100 V gemessen werden und die Auflösung 0,1 V beträgt, ist das Gerät genau, wenn es Werte zwischen 96,7 V und 103,3 V auf dem Display anzeigt.
Empfindlichkeit (sensitivity)
Die Empfindlichkeit ist eine absolute Größe, d. h. die kleinste absolute Änderung, die von einem Messgerät erfasst werden kann. Sie ist definiert als das Verhältnis zwischen den Änderungen auf der Anzeige eines Messgeräts und einer Änderung des Werts der gemessenen Größe. Sie gibt die kleinste Änderung der Messgröße an, auf die das Gerät reagiert. Eine höhere Empfindlichkeit bedeutet, dass das System auch auf kleinsten Input reagieren kann. Die Empfindlichkeit eines Messgeräts kann jedoch manchmal von den Umgebungsbedingungen wie Rauschen usw. abhängen.
Die Empfindlichkeit ist von der Auflösung zu unterscheiden und kann normalerweise gleich oder niedriger als die Auflösung sein. Zum Beispiel kann die Auflösung der Anzeige 0,1 V betragen, aber das Gerät kann eine Spannungsänderung von 0,2 V erkennen.