Messfehlern

Messfehlern bezeichnet die Abweichung eines gemessenen Werts vom wahren Wert. Sie umfassen sowohl zufällige als auch systematische Abweichungen. Zufällige Fehler treten bei jeder Messung auf und führen zu Streuung der Ergebnisse, während systematische Fehler konstant oder zeitabhängig in eine Richtung verschieben können und oft die Genauigkeit beeinträchtigen.

Zu den Ursachen gehören Messinstrumente mit begrenzter Präzision, Kalibrierfehler, Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Druck oder Feuchte, Messaufbau, Reihenfolge der Messungen, menschliche Einflussnahme sowie Probencharakteristika und zeitliche Drift von Sensoren. Fehlerspektren können aus der Methode, dem Probeneinfluss oder der Umwelt resultieren und treten sowohl einzeln als auch als Kombination auf.

Quantitativ werden Messfehler oft durch die Messunsicherheit beschrieben. Die Messunsicherheit fasst alle bekannten und geschätzten Fehlerquellen zusammen und wird als Standardunsicherheit u angegeben; die kombinierte Unsicherheit u_c ergibt sich aus der Wurzel der Summe der quadrierten Einzelkomponenten. Berichte geben typischerweise den Messwert plus eine expandierte Unsicherheit U = k·u_c an, wobei k für das gewählte Konfidenzniveau steht (häufig k ≈ 2 für ca. 95%).

Zur Reduzierung von Messfehlern dienen regelmäßige Kalibrierung, Wartung, sorgfältige Messpraxis, Wiederholungsmessungen und der Einsatz stabiler Referenzmaterialien sowie die Kontrolle von Umweltbedingungen. Die Ungewissheit wird gemäß dem Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) bewertet und dokumentiert. Systematische Fehler sollten durch Korrektur oder Kalibrierung adressiert werden; zufällige Fehler durch statistische Auswertung und Mittelung mehrerer Messungen.