Feldmeßgeräte – Vergleich

Auf dem Markt gibt es mehrere Anbieter von Feldmeßgeräten zur Messung von elektrischen Feldstärken. Wir wurden des öfteren gefragt, wie gut – oder präziser – wie sieht es denn mit der Messgenauigkeit preiswerter Meßgeräte aus?

Da wir bisher hierzu keine Aussage treffen konnten haben wir in einem einfachen Versuchsaufbau einige marktübliche Meßgeräte gegenübergestellt. Die Kandidaten (in alphabetischer Reihenfolge der Hersteller) waren FM-6 von Fauser Elektronik, ME3030B von Gigahertz Solutions GmbH und DualField-1 von ROM-Elektronik GmbH.

Der Versuchsaufbau bestand aus zwei Metallplatten in einem Abstand von ca. 50 cm. Die Platten wurden an eine Wechselspannung von ca. 50 Volt angeschlossen. Nach der Formel: [latexpage]
\begin{equation} \[ E=\frac{U}{d} = \frac{50 V}{0.5 m} = 100 \frac{V}{m}\] \end{equation}
Somit wurde zwischen den Platten ein elektrisches Feld von etwa 100 V/m erzeugt.

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Die erforderliche Spannung von 50 Volt (50 Hz) wird über einen einstellbarer Trenntransformator erzeugt (unter der unteren Metallplatte). Auf dem Foto sind die beiden Metallplatten auf Styroporfüßen (zur elektrischen Isolation) gut zu erkennen. Die angelegte Spannung wird mit einem Fluke Voltmeter kontrolliert. Das Voltmeter zeigt eine Spannung von 52,4 Volt. Die erzeugte tatsächliche Feldstärke betrug demnach etwas mehr als 100 V/m: [latexpage]
\begin{equation} \[ E=\frac{U}{d} = \frac{52,4 V}{0.5 m} = 104,8 \frac{V}{m}\] \end{equation}

Die untere Metallplatte dient als Bezugspotential für die Meßgeräte, d. h., daß hier die Meßgeräte mit ihren jeweiligen „Erdverbindungsleitungen“ angeschlossen wurden. Diese „Erdverbindung“ wird normalerweise mit einer Erdung verbunden, weil im Hausnetz der Neutralleiter ebenfalls mit der Erde eine elektrische Verbindung hat. Sollen nun Felder in unserem Stromnetz gemessen werden, so wird durch die Erdverbindung immer auch eine Verbindung zum Neutralleiter hergestellt. In unserem Versuch ist das ganze System aber erdfrei (potentialfrei)! Somit können wir eine beliebige Platte als Bezug aussuchen. Der Einfachheit halber haben wir die untere Platte gewählt.

Die Sensoren der beteiligten Probanden wurden zwischen den Metallplatten so angebracht, daß alle auf etwa gleicher Höhe messen und sich möglichst wenig gegenseitig beeinflussen. Zwei Geräte konnten wir so positionieren, daß sie ohne menschliche Hilfe auskamen, bei einem Gerät mußte der Sensor per Hand in Position gehalten werden.

Fehlerdiskussion

Elektrische Felder exakt zu messen ist schon eine Kunst und Wissenschaft für sich. Niemand hat die Feldlinien eines elektrischen Feldes jemals gesehen. Per Definition stehen die Feldlinien immer senkrecht auf den leitfähigen Oberflächen. Jedes elektrisch leitfähige Objekt stört und verzerrt das elektrische Feld. Demzufolge ist es schon schwierig, ein „Normfeld“ herzustellen. Welche Toleranzen hat nun unser Feld? Das Voltmeter Fluke 183 hat lt. Herstellerangabe und Kalibrierschein eine Genauigkeit von ±0,6% vom angezeigten Wert. Das bedeutet, daß der wahre Spannungswert etnweder bei 52,7 Volt oder 52,1 Volt war. Der Abstand der Platten wurde mit einem Metermaß aus dem Baumarkt ermittelt. Nehmen wir hier eine Genauigkeit von ±1% (bezogen auf 1 m) an; also hat der Plattenabstand irgendeinen Wert zwischen 50,5 cm und 49,5 cm. Berechnen wir nun einmal die Extremwerte des Feldes:[latexpage]
\begin{equation} \[\frac{52,7 V}{0.495 m} = 106,5 \frac{V}{m} \quad und \quad \frac{52,1 V}{0.505 m} = 103,1 \frac{V}{m}\] \end{equation}

Ergebnis

Der einfache Versuch zeigt bei zwei Geräten fast identische Werte, nämlich 113 V/m beim FM 6 von Fauser Elektrotechnik und 107,8 V/m beim DualField 1 von ROM-Elektronik GmbH. Es handelt sich um Geräte im mittleren bis günstigen Preissegment. Das billigste Gerät, das ME3030B von Gigahertz Solutions GmbH zeigt 237 V/m an, also gut den doppleten Wert. Hier sieht man sehr deutlich daß billig nicht unbedingt auch gut bedeutet.

Schlussbemerkungen

Meßgeräte sind ja die Sinne des Anwenders! Sie sollten schon in etwa den Wahren Wert anzeigen um einerseits nichts zu übersehen und zu verharmlosen, aber andererseits bei zu hohen Werten auch keine Panik zu verbreiten. Wenn man sich vorstellt, daß eine Schirmmaßnahme aufgrund gravierend falscher Meßwerte geplant und ausgeführt wird, dann können für den Kunden erhebliche Mehrkosten entstehen, die eigentlich unnötig wären oder gesundheitliche Beschwerden zunehmen, weil man die Ursache unterschätzt oder nicht erkannt hat.
Dies war sicherlich kein Versuch unter Laborbedingungen; das war auch gar nicht die Absicht. Er zeigt aber, daß man sich als Kunde nicht immer auf Werbeaussagen verlassen kann.
Warum das Gerät von Gigahertz Solutions GmbH aber so weit daneben lag kann man nicht sagen. Vielleicht hat sich die Kalibrierung verstellt oder es hat einen Defekt? Wobei wir bei anderen Gelegenheiten ähnliche Ergebnisse beobachten konnten.