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Fehlanzeige! Wie das Handy die Messung verfälscht

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Heutzutage misst man nicht mehr nur mit einfachen Messgeräten, sondern mit ganzen Messsystemen. Diese sind sehr komplex und werden aus Komponenten am Einsatzort fertig installiert.

Ein Beispiel für solche Systeme sind Fahrzeugwaagen. Sie wägen Fahrzeuge wie Züge, LKWs oder PKWs. Leider sind solche Gesamtsysteme anfällig für elektromagnetische Strahlungen wie sie zum Beispiel Handys und Funkgeräte aussenden - und das obwohl die einzelnen Komponenten des Systems die normgerechte Prüfung auf genau diese Strahlungsarten bestehen.

Eine solche Prüfung nennt sich Elektromagnetische-Verträglichkeits-Prüfung und soll nun auch den Eichbehörden zur Prüfung des Gesamtsystems vor Ort ermöglicht werden. Die PTB hat zu diesem Zweck eine Vor-Ort-Prüfeinrichtung für elektromagnetische Verträglichkeit entwickelt.

Immer dann, wenn Messgeräte in Industrie und Handel eingesetzt werden oder den Schutz von Menschen ermöglichen sollen, müssen sie unbedingt verlässlich sein. Eine Vielzahl gesetzlich geregelter Anforderungen soll gewährleisten, dass Messsysteme immer korrekte Messungen liefern und ihre Messsicherheit auch unter den ungünstigsten Bedingungen gewährleistet ist - unter anderem zeichnen sie sich durch ihre elektromagnetische Verträglichkeit aus. Dass elektromagnetische Strahlung eine große Belastung für Messgeräte sein kann, wird verständlich, wenn man sich die große Anzahl der tagtäglich verwendeten Handys vergegenwärtigt.

Bevor Messgeräte gebaut und verwendet werden dürfen, müssen deshalb die vom Hersteller entwickelten Baumuster in einer Baumusterprüfung getestet werden. Im Labor werden dann entweder die kompletten Geräte oder ihre einzelnen Komponenten auf verschiedene Störfaktoren untersucht. In der Elektromagnetischen-Verträglichkeitsprüfung werden die Geräte dabei definierten elektromagnetischen Feldern ausgesetzt. Eine solche Prüfung ist für alle Messgeräte Vorschrift, die später der Eichpflicht unterliegen.

Selbst dann, wenn die einzelnen Komponenten des Messsystems alle Prüfungen bestanden haben, kann es vorkommen, dass sie nach ihrer endgültigen Installation am Einsatzort anfällig für die Störfaktoren sind. Funkgeräte oder sogar Mobiltelefone stören die Messgeräte dann so, dass falsche Messwerte angezeigt werden. Aus diesem Grund haben die zuständigen Eichbehörden in mehreren Fällen die Eichung von Fahrzeugwaagen abgelehnt.

Die Erkenntnis, dass die Störfestigkeit von Messsystemen ganz entscheidend von der Konfiguration und der Installation vor Ort abhängt, ist in den Anforderungen, die bei der Prüfung als Vorlage dienen, nicht ausreichend berücksichtigt. Da die europäisch geregelten Prüfanforderungen die tatsächliche Störquellensituation nicht richtig wiedergibt, werden die entsprechenden Prüfnormen überarbeitet, wobei die PTB aktiv beteiligt ist.

Um den Eichbehörden an betriebsbereiten Messsystemen vor Ort Störfestigkeitsprüfungen auf einfache Weise zu ermöglichen, wurde in der PTB eine transportable Prüfeinrichtung entwickelt, die die Untersuchungen bei elf Frequenzen zwischen 27 MHz und 5,8 GHz ermöglicht. Die Frequenzen wurden so gewählt, dass einerseits die realen Störquellen abgebildet und andererseits die Störung von Funkdiensten vermieden werden, sodass die Bundesnetzagentur eine Sondergenehmigung für den beschränkten Prüfbetrieb erteilen konnte.

Die Frequenzen der Prüfeinrichtung liegen in der Nähe der Frequenzbänder klassischer Kommunikationsmittel wie Betriebs- und Amateurfunk, aber auch in der Nähe der Frequenzbereiche moderner Kommunikationssysteme wie GSM, DECT, UMTS, Bluetooth und WLAN. Um die höchst möglichen Störwirkungen der verschiedenen Modulationsverfahren zu berücksichtigen, erfolgt die Prüfung mit amplitudenmodulierten Trägersignalen bei einem Modulationsgrad von 80% und einer Modulationsfrequenz von 1 kHz. Im Prüfbetrieb vor Ort können die kritischen Teile des Messsystems im Abstand von 1 m zur Sendeantenne nacheinander für jeweils 1 min bei jeder einzelnen Frequenz mit dem elektromagnetischen Feld beaufschlagt und dabei die korrekte Funktion des Messsystems beurteilt werden.

Beim Entwurf der Prüfeinrichtung war die einfache Bedienbarkeit ein Ziel, damit während der Vor-Ort-Prüfung die Anwesenheit einer Fachperson der Hochfrequenztechnik nicht erforderlich ist.

Ansprechpartner in der PTB
Thomas Kleine-Ostmann,
Arbeitsgruppe 2.21 Elektromagnetische Felder,
Tel.: (0531) 592-2210, E-Mail: thomas.kleine-ostmann@ptb.de

Imke Frischmuth | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.ptb.de/

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