Primärmessungen

Primärmessungen bezeichnet in der Messtechnik Messungen, die direkt auf definierte Standards zurückgeführt werden und damit die Realisierung einer Maßeinheit ermöglichen. Sie repräsentieren die höchste Stufe der Messunsicherheit in der Vergleichskette und dienen der Gewährleistung der weltweiten Rückführbarkeit von Messgrößen. Primärstandards werden von nationalen und internationalen Metrologiezentren betrieben und beruhen häufig auf fundamentalen Naturkonstanten oder auf hochpräzisen Realisierungsmethoden statt auf einzelnen Materialartefakten.

Der Grundgedanke besteht darin, eine Einheit nicht durch ein Referenzobjekt, sondern durch eine fest definierte physikalische Größe oder Konstante zu realisieren. Dadurch lässt sich eine Maßgröße unabhängig von Artefakten reproduzierbar und stabil festlegen. Messgrößen, die typischerweise primär gemessen werden, umfassen Länge, Zeit, Masse, elektrische Größen, Temperatur, Stoffmenge und Lichtstärke. Die konkrete Realisierung hängt von der jeweiligen Einheit ab und nutzt modernste Quanten- oder fundamentale Konstantenmethoden.

Beispiele für Primärmessungen umfassen die Realisierung der Maßeinheiten gemäß der aktuellen SI-Struktur: Die Länge wird durch die definierte Lichtgeschwindigkeit im Vakuum realisiert; die Zeit durch die Hyperfeinstruktur des Cs-133-Atoms; die Masse durch eine Realisierung des Planckschen Wirkungsquantums über eine Kibble-Balance; elektrische Größen durch Quantenmaßstäbe (Josephson- und Quanten-Hall-Effekte); Kelvin durch die Boltzmann-Konstante; die Stoffmenge durch die Avogadro-Konstante; Lichtstärke durch definierte Lichtstärkefaktoren.

In Praxis und Regulierung bilden Primärmessungen die Grundlage für Kalibrierungen, die Rückführung von Messgrößen und die internationale Vergleichbarkeit von Messinstrumenten in Wissenschaft, Industrie und Handel.