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Ratgeber
Umweltmessgeräte dienen der Erfassung physikalischer Größen aus der Umwelt, beispielsweise Temperatur, Luftfeuchte oder Strahlung. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo Umgebungsbedingungen dokumentiert, geprüft oder überwacht werden müssen. Welche Geräte sich zum Messen welcher Umweltfaktoren eignen und worauf bei der Auswahl zu achten ist, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Ob zur Bestimmung der Wasser- oder Luftqualität, des Geräuschpegels oder der Strahlungsintensität – Umweltmessgeräte kommen vielfältig zum Einsatz und spielen insbesondere in Industrie, Produktion und Handwerk sowie in Labor- und Forschungseinrichtungen eine große Rolle. Sie finden immer dann Verwendung, wenn Umwelt- und Umgebungsfaktoren zuverlässig gemessen und evaluiert werden müssen, etwa zum Zweck der Überwachung oder Protokollierung.
Mithilfe von Umweltmessgeräten lässt sich beispielsweise überprüfen, ob in Büros oder Fabriken ideale Arbeitsbedingungen herrschen, was das Raumklima oder die Staubbelastung betrifft. Des Weiteren ermöglichen sie es, Wasserschäden oder Schimmel in baulichen Anlagen zu detektieren und darauf basierend rechtzeitig Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Ebenso werden Umweltmessgeräte dazu genutzt, klimatisch und atmosphärisch relevante Daten zu erheben, aus denen Rückschlüsse auf Wetterentwicklungen gezogen werden können. Da es eine Fülle an Umweltfaktoren gibt, die Einfluss auf Wohn-, Arbeits- und Produktionsumgebungen haben, sind die Anwendungsbereiche von Umweltmesstechnik enorm vielfältig.
Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit müssen aufeinander abgestimmt sein, um ein gutes Raumklima zu erzeugen und optimale Arbeits- und Produktionsbedingungen zu schaffen. In der Lebensmittelbranche beispielsweise sind die Zusammensetzung der Luft und die Umgebungstemperatur essenzielle Parameter, wenn es um die sichere Herstellung und Lagerung von Nahrungsmitteln geht.
Zur Bestimmung der Temperatur kommt Temperatur-Messtechnik zum Einsatz. Dazu zählen in erster Linie Thermometer. Thermometer gibt es in vielfältigen Ausführungen. Sie unterscheiden sich im Hinblick auf ihre zugrundeliegenden Funktionsweisen und ihre Anwendungsbereiche. Während klassische Thermometer die Temperatur mithilfe von Bimetallstreifen messen, die sich bei Wärme ausdehnen und daraufhin ein elektrisches Signal proportional zur Verformung erzeugen, machen sich Infrarot-Thermometer Infrarotstrahlung zunutze, die von Körpern und Gegenständen ausgeht. IR-Thermometer detektieren die Infrarotstrahlen mithilfe von Sensoren und ermöglichen eine berührungslose Messung der Temperatur
Barometer gehören zu den Druckmessgeräten. Sie dienen dem Messen des atmosphärischen Luftdrucks, aus dem sich Wettervorhersagen ableiten lassen. Aber nicht nur für Wetterprognosen sind Luftdruckbestimmungen relevant: In der Industrie gibt es zahlreiche Arbeitsumgebungen, in denen ein konstanter Luftdruck von Bedeutung ist. Das ist beispielsweise der Fall in Kalibrierlaboren oder Reinräumen, die man in Fabriken zur Lebensmittel- und Kosmetikherstellung findet. In Reinräumen muss ein höherer Luftdruck herrschen als in den angrenzenden Räumen, um zu verhindern, dass beim Türenöffnen Luft von außen und somit Keime und Partikel hineindringen. Die Überwachung des Luftdrucks ist somit von entscheidender Bedeutung. .
Feuchtigkeitsmessgeräte bezeichnen zweierlei Gerätetypen. Zum einen gibt es Feuchtemessgeräte in Form von Hygrometern, die zur Bestimmung der relativen Luftfeuchte verwendet werden. Sie sind zu unterscheiden von Messgeräten zur Bestimmung der Materialfeuchte. Letztere dienen dazu, Feuchtigkeit in Materialien und Baustoffen ausfindig zu machen, weshalb sie unter anderem im Bauwesen eine große Rolle spielen. Hygrometer messen die relative Feuchte in der Umgebungsluft, woraus sich ableiten lässt, ob die Luft in einem Raum eher feucht oder eher trocken ist. Welcher Zustand ideal ist, ist individuell unterschiedlich. So herrschen beispielsweise in Büros andere Anforderungen an die Luftfeuchte als in Lagerräumen, Museen oder Gewächshäusern. Feuchtigkeitsmesser, die auch eine Messung der Temperatur ermöglichen, werden als Thermo-Hygrometer bezeichnet.
Zur Messung von Luftströmungen werden Anemometer verwendet. Sie kommen zur Bestimmung der Luftgeschwindigkeit und Windrichtung zum Einsatz und sind wichtige Bestandteile von Wetterstationen, weil sie es ermöglichen, Wetterdaten zu präzisieren und längerfristige Vorhersagen zu treffen. Anemometer werden aber auch zur Prüfung von Lüftungsanlagen sowie im Luft- und Schiffsverkehr verwendet und helfen dabei, den idealen Standort von Windkraftanlagen zu bestimmen. Die Einsatzgebiete sind vielfältig.
Zur Bestimmung der Luftqualität finden mehrerlei Umweltmessgeräte Verwendung. Schadstoffmessgeräte beispielsweise dienen dazu, in der Luft enthaltene Partikel wie Feinstaub, Asbest- oder Mineralfasern nachzuweisen, die als schädlich gelten. Manche Ausführungen sind darüber hinaus in der Lage, flüchtige organische Verbindungen zu detektieren oder Formaldehyd-Konzentrationen zu messen. Gasmessgeräte werden dafür genutzt, den CO2-Anteil in der Luft zu bestimmen oder Kohlenmonoxid aufzuspüren. Sie kommen zum Einsatz, um Gaslecks in Leitungen oder Tanks ausfindig zu machen oder Abgase zu untersuchen. Eine große Untergruppe von Gasmessgeräten bilden Sauerstoffmessgeräte, die zur Messung und Überwachung von Oxidationsprozessen Verwendung finden.
Flüssigkeitsmessgeräte liefern Daten, anhand derer die Qualität von Wasser bzw. wässriger Lösungen bewertet werden kann. Ein wichtiger Faktor ist der pH-Wert, da er die biologische Verfügbarkeit von Nährsalzen beeinflusst, was wiederum Auswirkungen auf das Wachstum von Organismen hat. Konkret gibt der pH-Wert Aufschluss darüber, wie hoch die Konzentration an Wasserstoffionen in einer Flüssigkeit ist. Je kleiner der pH-Wert (< 7), desto saurer ist die Lösung, je größer der pH-Wert (>7), desto basischer ist sie. Zur Messung des pH-Werts kommen pH-Messgeräte zum Einsatz, kurz pH-Meter genannt. pH-Meter arbeiten nach dem Prinzip der Potentiometrie und sind mit einer Indikator- und einer Referenzelektrode ausgestattet. Die Indikatorelektrode ist als Glaselektrode realisiert und mit einer Pufferlösung gefüllt. Beim Eintauchen in die zu messende Flüssigkeit lagern sich die enthaltenen Wasserstoffionen an der Glaselektrode an. Dadurch entsteht eine Spannung zwischen Innen- und Außenseite, die je nach pH-Differenz unterschiedlich ausfällt und in Bezug auf die Referenzelektrode gemessen werden kann.
Der pH-Wert kann auch im Boden bzw. in festem Erdreich gemessen werden. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man stellt eine Lösung aus einer Bodenprobe mit destilliertem Wasser her und untersucht diese mit einem Flüssigkeitsmessgerät oder man greift zu dedizierten pH-Bodenmessgeräten, die mit speziellen Elektroden ausgestattet sind und einfach nur in die Erde gesteckt werden müssen. Um die Bodenfeuchte zu bestimmen, werden sogenannte Tensiometer verwendet. Die Messgeräte ermitteln in erster Linie die Saugspannung (Tension) des im Boden enthaltenen Wassers. Tensiometer bestehen aus einer porösen Ton- oder Keramikzelle, einem mit Wasser gefüllten, verschlossenen Plexiglasrohr und einem elektrischen Druckmesskopf oder einem Manometer. Wird ein Tensiometer in trockenen Boden gesteckt, bilden sich Kapillarkräfte, die versuchen, das Wasser aus dem Plexiglasrohr über die Tonzelle ins Erdreich zu ziehen. Da das Rohr jedoch verschlossen ist, entsteht ein Unterdruck, der mithilfe des Manometers bzw. Druckmesskopfs gemessen werden kann.
Zur Messung von Geräuschen kommen Schallpegelmesser zum Einsatz. Sie nehmen den Schall bzw. Schalldruck mithilfe eines Mikrofons auf, das das Schallsignal in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses wird dann verstärkt und ausgewertet. Dezibelmessgeräte geben den Schalldruck bzw. die Lautstärke in Dezibel an. Die Messung von Dezibelwerten wird aus Arbeitsschutzgründen in Betrieben und Unternehmen sowie bei öffentlichen Veranstaltungen gefordert, um die Einhaltung von Sicherheitsauflagen zu kontrollieren und Lärmbelastungen zu vermeiden.
Zur Feststellung radioaktiver Strahlung werden Strahlungsmessgeräte wie Geigerzähler verwendet. Hierbei handelt es sich um Detektoren für ionisierende Strahlung, zu der Alpha-, Beta- und Gammastrahlung sowie Photonen- und Röntgenstrahlung zähen. Sie helfen dabei, ungünstige natürliche oder künstliche Strahlung aufzuspüren, wie sie beispielsweise in Kernkraftwerken oder Röntgenräumen in Krankenhäusern vorkommen kann. Elektrosmogmessgeräte gehören ebenfalls zu den Strahlungsdetektoren. Sie messen Wellenlängen im Hochfrequenz- oder Niederfrequenzbereich und können Quellen elektromagnetischer Strahlung ausfindig machen.
Umweltmessgeräte müssen auf den jeweiligen Einsatzzweck und auf die Einsatzumgebung abgestimmt sein. Sie sind in vielen Fällen in digitaler und analoger sowie in stationärer oder mobiler Ausführung erhältlich. Welche Ausführung sich am besten eignet, ist individuell unterschiedlich. Analogen Messgeräten liegt häufig eine einfache Mechanik zugrunde, sie sind aber nicht immer einfach zu handhaben und erfordern für den Gebrauch, das Ablesen und die Interpretation der Werte eventuell Vorwissen. Digitale Geräte sind mit komplexerer Elektronik ausgestattet und bieten häufig mehr Anwendungskomfort, da sie die Werte gut ablesbar auf einem Display darstellen. Mobile Messgeräte sind eine gute Wahl, wenn der Einsatzort häufig wechselt. Sie sind im Regelfall mit Akkus zur Energieversorgung ausgestattet, um flexibel verwendet werden zu können. Wichtig ist hier, auf möglichst lange Akkulaufzeiten und kurze Aufladezeiten zu achten. Stationäre Messgeräte werden fest an einem Arbeitsplatz betrieben und meist via Netzkabel mit Strom versorgt. Sie bieten zwar weniger Flexibilität, haben dafür aber oft eine umfangreichere Ausstattung.
Wichtig bei der Auswahl eines Umweltmessgeräts ist, die Messaufgabe und das dafür am besten geeignete Messverfahren konkret zu definieren. Möchte man beispielsweise Zug- der Druckkräfte messen, kommt man mit einem pH-Meter nicht weit, sondern benötigt ein Kraftmessgerät, das imstande ist, Kräfte zwischen zwei Körpern zu messen. Ist der richtige Gerätetyp gefunden, muss ein ausreichend dimensionierter Messbereich gewählt werden. Erweiterungsoptionen sind ebenfalls zu berücksichtigen. Es gibt ein breitgefächertes Angebot an Zubehör für Umweltmessgeräte – angefangen bei Elektroden und Sensoren bis hin zu Adaptern, Anschlusskabeln, Schutzkappen und Inspektionsfenstern. Manche Zubehörteile sind optional, andere sind für die Installation und Nutzung obligatorisch. Das betrifft beispielsweise Zubehör für Kraftmessgeräte wie Schraubfixierungen und Klammeraufsätze.
Zu prüfen ist auch, ob es Software gibt, die in Verbindung mit dem jeweiligen Umweltmessgerät genutzt werden kann. Software erleichtert das Protokollieren, Auswerten und Weiterleiten von Messdaten erheblich und ist insbesondere im professionellen Kontext ein wichtiges Hilfsmittel. Sollte keine Software zur Verfügung stehen, kann man alternativ zu Datenloggern greifen. Datenlogger sind Speichereinheiten, die als Software oder Hardware realisiert sein können. Sie sind in der Lage, einzelne Messdaten oder komplette Messreihen aufzuzeichnen und ermöglichen es, Messungen über einen bestimmten Zeitraum hinweg auszuwerten.
Multifunktions-Umweltmessgeräte sind die ideale Lösung, wenn unterschiedliche Umwelteinflüsse gemessen werden sollen. Sie sind mit mehreren Sensoren ausgestattet und ermöglichen es beispielsweise, Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Beleuchtungsstärke und Schallpegel zu bestimmen. Manche Ausführungen bieten zusätzlich ein integriertes Multimeter zur Messung von Strom, Spannung und Widerständen. Gerade für Vor-Ort-Überprüfungen von Arbeits- und Produktionsstätten im Hinblick auf Lärmbelastung, optimale Ausleuchtung und Raumklima sind solche Kombinationslösungen sehr praktisch, weil man nicht mit mehreren Messgeräten hantieren muss.
Muss man Umwelt-Messtechnik kalibrieren?
Jede Art von Messtechnik sollte regelmäßig kalibriert werden, um dauerhaft zuverlässige Ergebnisse liefern zu können. Umwelt-Messtechnik bildet hier keine Ausnahme. Das Kalibrieren sorgt dafür, dass die Messgenauigkeit erhalten bleibt, was gerade im Hinblick auf sicherheitskritische Anwendungen und offizielle Prüfungen wichtig ist. Es gibt keine allgemeingültigen Abstände, in denen Umwelt-Messtechnik im Besonderen oder Messtechnik im Allgemeinen kalibriert werden sollte. Sinnvoll ist es, sich an Herstellerempfehlungen und Normen zu orientieren und umso häufiger zu kalibrieren, je stärker die Umwelt-Messtechnik beansprucht wird.
Wie kalibriert man ein Schallpegel-Messgerät?
Das Kalibrieren eines Schallpegel-Messgeräts ist am einfachsten, wenn man einen mobilen akustischen Kalibrator über dem Mikrofon anbringt. Dieser erzeugt dann einen Schalldruckpegel, auf den das Schallpegel-Messgerät eingestellt werden kann.
Was muss ich beachten, wenn ich Software in Verbindung mit einem Umwelt-Messgerät nutzen will?
Zunächst muss das Messgerät mit dem PC, auf dem die Software installiert ist, physisch verbunden werden. Das geschieht im Regelfall über Schnittstellen wie USB oder RS232, gelegentlich auch über WLAN oder Bluetooth. Wichtig ist, dass die Software mit dem Betriebssystem kompatibel ist und ein entsprechender Treiber zur Verfügung steht. Der Treiber muss entweder manuell installiert werden, beispielsweise von einer CD, oder wird vom Betriebssystem automatisch heruntergeladen. Im Fall von virtuellen COM-Ports vergibt das Betriebssystem eine COM-Port-Nummer, die an entsprechender Stelle der Software eingegeben werden muss. Um die Datenverbindung final herzustellen, ist es häufig erforderlich, das Messgerät mittels Tastendruck (Taste beschriftet mit „USB“, „RS232“ o.ä.) noch einmal zu aktivieren.