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1
Sächsisches Landesamt
für Mess- und Eichwesen
Entwicklung der Messtechnik
Prof. Dr.-Ing. Michael Dietzsch
Technische Universität Chemnitz
Professur Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung

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und Qualitätssicherung
2
Wo wird gemessen?

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3
Sensoren an modernen Fahrzeugen

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4
Entwicklung der Messtechnik
Astronomie (Babylonien)
(5000 v. C)
Bestimmung der Jahreszeiten
als Zeitpunkt für die
Landbearbeitung
(Jahr mit 364 Tagen,
Tag mit 24 Stunden)
Bestimmen der Winkel und Zeit
für die Schifffahrt
Landvermessung (Ägypten)
(4000 v.C.)
Nach jeder Überschwemmung des
Nils mussten die Felder neu
vermessen werden.
Einführung der Längeneinheit Fuß
und Elle
(Die Natur als Maßverkörperung)

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5
Die Messtechnik der Römer (bis 200 n. C.)
Das Römischen Reich zur Zeit Cäsars (44 v.Chr.)
Quelle:
www.beepworld.de/members15/
maikjaekel2/scans.htm
Das römische Grundlängen-
maß war
der Fuss (pes) = knapp 0,3
Meter
5 Fuss ergaben einen
Doppelschritt (Passus) =
etwa 1,5 Meter
125 Doppelschritte ergaben
ein Stadium = etwa 185
Meter
1000 Doppelschritte ergaben
eine römische Meile = etwa
1,5 Kilometer

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6
Alte Längenmaßeinheiten in Deutschland
Um 1870:
• 40 Fußmaße von 250 (Gr. 38)
bis 316 mm (Gr. 48)
• 40 Ellen von 547,3 bis 833 mm
• 40 Klafter von 1,897 bis 5,327 m
• 40 Meilen von 7363 bis 9870 m
Anfang des 19. Jahrhunderts:
• in Baden 112 Ellen
789 n. Chr.:
• Karl der Große: Königlicher Fuß = 325 mm (Gr. 50)
0105066
Bild verschiedene Ellen

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7
Die kursächsische Postmeilensäulen
Die auf Geheiß August des Starken
in ganz Sachsen errichteten Säulen
(auch Distanzsäulen genannt)
dienten vor allem zur exakten
Angabe von Entfernungen -
Reisezeiten in Stunden - vom
Standort der Säule zu den anderen
Zielorten der jeweiligen
Postkutschenverbindungen. Eine
Meile entsprach damals einer
Reisezeit von zwei Stunden (nach
heutigem Maßstab 9,062 Kilometer).
Quelle: Stadt Hoyerswerda
Postmeilensäule
in Geyer

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8
Die Postmeile in Sachsen (1722)
0105067
1 Postmeile
1 Wegstunde
=
=
2 Wegstunden
1000 Ruten
1 Rute
1 Dresdner Elle
=
=
=
=
9,062 km
8000 Dresdner Ellen
4,531 m
566,38 mm
= 4,531 km

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9
Französische Errungenschaft
"Für alle Welt, für alle Völker" – dieses Motto wurde zur Zeit
der Französischen Revolution geprägt, als in Frankreich die
neue Längeneinheit "Meter" (nach dem griechischen Wort
metron für Maß) entstand. Das neue Maß wurde zur
Grundlage des internationalen metrischen, dezimalen
Maßsystems, das ein großes Durcheinander bei den
Maßeinheiten beendete.
Quelle: PTB

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10
Gescheiterte Reform der Zeiteinteilung in Frankreich
Dezimalzeit
Neben der Reform des Kalenders wurde auch versucht, eine
dezimale Zeiteinteilung des Tages einzuführen Der Tag sollte 10
Stunden à 100 Minuten à 100 Sekunden haben. 12 Uhr mittags
entsprach also 5 Uhr Dezimalzeit. Um der Uhrenindustrie Zeit für
eine Umstellung zu geben, wurde 1793 ein Wettbewerb für die
Herstellung von Dezimaluhren ausgeschrieben. Die ganze Sache
wurde aber nach dem Sturz Robespierres begraben. Einige
Dokumente aus der Revolutionszeit haben dezimale
Uhrzeitangaben.
Quelle:
www.republique.de

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11
Historische Meterdefinitionen
0104027
1 m (bei 0°C) = 443,2959 Linien der Toise du Perou bei 13°R (16,25°C)
In Frankreich ab 07.04.1799 Gesetz:
1 m = Abstand der Achsen der beiden mittleren Striche auf dem im
Bureau International des Poids et Mesures in Sèvres aufbe-
wahrten Prototyps bei der Temperatur des schmelzenden
Eises und bei der Auflage in den Besselschen Punkten.
26.09.1889
1 m = 1.553.164,13 Wellenlängen der roten Kadmiumlinie bei 20°C,
760 Torr, 10 Torr Wasserdampfdruck
7. Generalkonferenz 1927
1 m = 1.650.763,73 Wellenlängen des Kryptonisotops 86 im Vakuum
11. Generalkonferenz 1960

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12
Meterprototyp
Meterprototyp aus einer
Legierung aus 90%
Platin und 10% Iridium
Auf diesem 102 cm
langen Normal mit X-
förmigem Querschnitt
(20 × 20 mm)
repräsentierten
Strichgruppen die Länge
von einem Meter.
Definiert wurde er aufgrund der Wärmeausdehnung des Materials
über den Abstand der Mittelstriche dieser Strichgruppen bei einer
Temperatur von 0 °C

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13
Meterkonvention
Die
Meterkonvention
ist ein 1875 geschlossener internationaler Vertrag, in
dem der Vorläufer des SI-Systems beschlossen wurde. Der Inhalt des
Vertrages wurde 1921 bei der 6. CGPM einer Revision unterzogen. 1960
wurden die vom Vertrag eingeführten Einheiten als
Système International
d'Unités
benannt.
Die Meterkonvention etablierte drei Organisationen zur Pflege des Standards:
Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) - ein Treffen von
Delegierten aller Unterzeichnerstaaten im Abstand von vier bis sechs Jahren
Internationales Büro für Gewichte und Maße (BIPM) - ein internationales
Zentrum für Masseinheiten in Sèvres in Frankreich
Internationale Kommission für Gewichte und Maße (CIPM) - ein
Verwaltungskommitee das jährlich im BIPM zusammentrifft

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14
Meterdefinition (aktuell)
0104028
Meterdefinition
17. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (17. CGPM) (20.10.1983)
Das Meter ist die Länge der Strecke, die das Licht im Vakuum
während der Dauer von
s
299792458
1
durchläuft.
Laufzeit:
3,335640592 10
s
3,3
ns
9
c
=
299792458
m
/
s
Lichtjahr
(
ly
)
m
15
1
=
9,4605
10
Lichtgeschwindigkeit

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15
Übergang zu SI-Einheiten
Mit der Einführung des Système International d’Unités (in allen Sprachen
mit SI abgekürzt) im Jahr 1960 endete die jahrhundertelange Suche nach
einem weltweit einheitlichen System der Maßeinheiten.
Das SI entstammt den Bedürfnissen der Wissenschaft, ist aber
mittlerweile auch das vorherrschende Maßsystem der internationalen
Wirtschaft. In Deutschland sind die SI-Einheiten als gesetzliche Einheiten
für den amtlichen und geschäftlichen Verkehr eingeführt.
Um die nationale und internationale Einheitlichkeit der Maße zu sichern,
sind die Aufgaben der Darstellung, Bewahrung und Weitergabe der
Einheiten im Messwesen der PTB, dem nationalen Metrologieinstitut
Deutschlands, übertragen worden.

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16
SI-Basiseinheiten
0004004
Länge
Masse
Zeit
elektrische Stromstärke
Temperatur
Stoffmenge
Lichtstärke
Meter
Kilogramm
Sekunde
Ampère
Kelvin
Mol
Candela
m
kg
s
A
K
mol
cd
Name
Zeichen
Basisgröße
Basiseinheit

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17
SI-Vorsätze
Durch die SI-Vorsätze werden Vielfache bzw. Teile der Basiseinheiten gebildet!
Potenz
Vorsatz Zeichen Bedeutung
10
21
Zetta
Z
Trilliarde
10
18
Exa
E
Trillion
10
15
Peta
P
Billiarde
10
12
Tera
T
Billion
10
9
Giga
G
Milliarde
10
6
Mega
M
Million
10
3
Kilo
k
Tausend
10
2
Hekto
h
Hundert
10
1
Deka
da
Zehn
Potenz
Vorsatz Zeichen Bedeutung
10
-1
Dezi
d
Zehntel
10
-2
Zenti
c
Hundertstel
10
-3
Milli
m
Tausendstel
10
-6
Mikro
μ
Millionstel
10
-9
Nano
n
Milliardstel
10
-12
Piko
p
Billionstel
10
-15
Femto
f
Billiardstel
10
-18
Atto
a
Trillionstel
10
-21
Zepto
z
Trilliardstel

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18
Abgeleitete SI-Einheiten
Abgeleitete SI-Einheiten werden durch Multiplikation und Division aus SI-
Basiseinheiten, immer mit dem Faktor 1 (kohärent) gebildet.
Verantwortlich für die Darstellung der physikalischen Einheiten ist in
Deutschland die
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
.
Beispiele:
• Newton (N) für die Einheit der Kraft
• Volt (V) für die Einheit der elektrischen Spannung
s
2
1kg m
1N
=
A
W
V
1
1
=

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19
Aufgaben der PTB
Die Basis allen Messens ist auch ein Fundament der Arbeit in
der PTB: (Fast) alles dreht sich hier um die sieben SI-
Basiseinheiten.
Die PTB hütet die deutsche Kopie des "
Ur-Kilogramms
".
In der Braunschweiger PTB-Zentrale wird die
Zeit
"gemacht", in
einer Berliner Abteilung die
Temperatur
.
Laut Einheitengesetz ist die PTB verpflichtet, die gesetzlichen
Einheiten darzustellen, deren jeweilige Verkörperungen
(Prototype bzw. Normale) zu bewahren und weiterzugeben.

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20
Das Zollsystem
0105028
1 Yard (yd) = 3 Fuß (foot,ft, ’) = 36 Zoll (inch, in, ’’) = 360 Linien (line, li, ’’’)
Seit 1959 gilt bei einer Bezugstemperatur von 20°C:
1 yd
1 ft
1 in
1 li
=
=
=
=
0,9144 m
1‘
1‘‘
1‘‘‘
=
=
=
304,800 mm
25,400 mm
2,540 mm
vorher:
1 engl. Zoll
=
25,399956 mm
1 amerik. Zoll =
25,400051 mm
1 Landmeile (mi)
= 1609,344 m
Differenz: 95nm
1 Seemeile (sm)
= 1852 m
1 Knoten = 1 sm/h

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21
Meter und Zoll
0105049
5 x 25 cm = 1,25 m
5 x 25‘‘
= 125‘‘
=
3 yd, 1‘,
5‘‘
108‘‘ + 12‘‘ + 5‘‘ = 125‘‘

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22
Volumenmaße
0105075
UK:
metrisch:
USA:
1 pint (pt)
1 Liter (l)
1 liquid pint (liq pt)
=
=
=
20 ounce H
2
O
1 Kubikdezimeter (dm³)
16 liquid ounce H
2
O
=
=
0,568 l
0,473 l
1 gallon (gal)
=
8 liq pt
= 3,785 l
1 petroleum barrel
= 158,9 l
1 gallon (gal) = 8 pt =
10 lb H
2
O
= 4,546 l

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23
Englische Masseeinheiten
1 pound (lb)
= 0,45359237 kg
1 gewöhnliche Unze
=
lb
= 28,35 g
1 stone
= 6,350 kg
pharmazeutische Industrie:
20 Gran
= 1 Skrupel
= 1,296 g
3 Skrupel
= 1 Drachme
= 3,888 g
8 Drachmen
= 1 Apothekerunze
= 31,104 g
= 1 Feinunze (Gold)
= 31,104 g
16
1

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24
Wo wird Zoll noch angewendet?
Monitor-/Fernsehbildschirme
Bundweite /Länge von Hosen
z.B. 32/30
Autoreifen
z.B. 165/80 R14
Zollgewinde
Die am bekanntesten Zollgewinde sind die
Fotogewinde 1/4" und 3/8". Der Flankenwinkel
beträgt 55°und die Steigung wird in Gänge pro Zoll
angegeben.
Rohrgewinde
z.B. G1/8, G1/4, G3/8 usw. Die
Steigung wird in Gänge pro Zoll angegeben. Diese
Gewinde werden meistens bei Wasserleitungsrohren
verwendet.

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Sächsisches Landesamt
für Mess- und Eichwesen
Zukunft der Messtechnik
- Zeitnormale über GPS weltweit verfügbar
- Messtechnik als Grundlage für die
Resourcenschonung und zur
Erhöhung der Energieeffizenz

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26
Sächsisches Landesamt
für Mess- und Eichwesen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit