Distanzmessgerät / Distanzmesser

Ein Distanzmesser ist ein Gerät, welches in der Lage ist, den Abstand zwischen zwei Punkten im Raum zu bestimmen. Dies passiert entweder mithilfe von direktem oder indirektem Vergleich mit einer Längeneinheit. Heute sind vor allem optische Distanzmesser weit verbreitet, die oft anhand einer Laufzeitmessung funktionieren. Distanzmessgeräte beziehen sich weitgehend auf die internationale Grundmaßeinheit Meter. In Großbritannien, den USA und ehemaligen britischen Kolonien werden angelsächsische Einheiten wie inch (Zoll), foot und yard noch immer verwendet. Interessanterweise wird das Zoll auch im deutschsprachigen Raum noch immer von Installateuren verwendet.

Es gibt verschiedene Arten von Distanzmessgeräten. Im Folgenden finden Sie einen kurzen Überblick über die verschiedenen Messmethoden:
Bei Distanzmessern bildet der Messbereich das erste wichtige Auswahlkriterium. Sollen Distanzen von weniger als einem Millimeter, zum Beispiel bei Beschichtungen, oder von einigen Kilometern, beispielsweise bei der Messung von Schulweglängen, erfasst werden?
Ein weiteres Kriterium ist die Zugänglichkeit der Messstrecke:
Wenn der Zielpunkt nicht mit optischen Distanzmessern angepeilt werden kann, aber Berührungskontakt über die komplette Strecke möglich ist, können Messräder eingesetzt werden.
Kann das Gerät am Startpunkt positioniert und der Endpunkt der Strecke angepeilt werden, eignen sich Laser- bzw. Ultraschallmessgeräte. Falls Start- und Endpunkt der Strecke nicht zugänglich sind, aber angepeilt werden können, kommen Laser Distanzmessgeräte mit Berechnungsfunktion infrage. Für Schichtdickenmessungen mit Berührungskontakt am Startpunkt und metallischer Grenzfläche am Endpunkt, eignen sich magnetinduktive bzw. Wirbelstrom-Verfahren.

Distanzmessgeräte für den Außeneinsatz können in Bezug auf den Schutz gegen Fremdkörper, Berührung und Wasser mittels der angegebenen IP-Schutzklasse beurteilt werden. Bei der Auswahl eines Distanzsmessers sollten außerdem die Angaben zur Messgenauigkeit und zu den Anforderungen an die Umgebungsbedingungen beachtet werden. Eine hohe Auflösung der Anzeige ist nicht identisch mit einer hohen Messgenauigkeit des Distanzmessgerätes. Distanzmesser, die im amtlichen Verkehr eingesetzt werden, sind gemäß Mess- und Eichgesetz (MessEG) § 3 Messgerätespezifische Begriffsbestimmungen, Abs. 22. a) und b) und - Mess- und Eichverordnung (MessEV) § 1 Anwendungsbereich für Messgeräte und Teilgeräte, ausschließlich in geeichter Ausführung zu verwenden. Insbesondere, wenn die Messwerte im Rahmen von Gutachten für staatsanwaltschaftliche oder gerichtliche Verfahren oder in Schiedsverfahren verwendet werden sollen, sind also von den Beteiligten geeichte Distanzmesser einzusetzen.

Stationäre Distanzmesser zum Festeinbau sind besonders für Messungen an beweglichen Objekten geeignet und wegen geringer Ansprechzeit und Messwertübertragung auch zur Produktionssteuerung geeignet. Beispielsweise können Füllstände, Auftragsdicken und Bauteilpositionen während der Produktion gemessen und die Daten weitergegeben werden.
Im Folgenden werden die verschiedenen Arten von Distanzmessern genauer erklärt.

Laserdistanzmessgeräte senden scharf gebündeltes Licht einer bestimmten Wellenlänge mittels einer Laserdiode auf den Messpunkt. Dort wird das Licht reflektiert, trifft auf die Empfangseinheit neben der Laserdiode und wird dann ausgewertet. Wegen des Messprinzips können die meisten Laserdistanzmesser Strecken erst ab etwa 5 cm erfassen. Für die Messung wird nur eine sehr kleine Messfläche benötigt, die mit steigender Entfernung größer wird. Die Kontrolle des angezielten Punktes ist durch den roten Lichtpunkt möglich. Zur besseren Erkennbarkeit dieses roten Lichtpunktes insbesondere bei großen Entfernungen im Freien sind Lasersichtbrillen und Zieltafeln zu empfehlen. Viele Laserdistanzmessgeräte können nicht nur Strecken messen und speichern, sondern auch aus mehreren Messwerten z.B. Summen, Differenzen, Flächen und Volumen berechnen. Sehr hilfreich ist auch die Funktion zur Neigungsmessung, über die nicht nur Dachneigungen gemessen werden können, sondern auch Strecken ermittelt werden können, die schwer zugänglich sind. Für den Einsatz in der Industrie gibt es Laserdistanzmesser auch mit Analog-, Digital- oder Schaltausgängen, über die Transport- oder Fertigungsabläufe gesteuert werden können. Spezielle Laserdistanzmesser können aus einer Vielzahl von Messungen pro Zeiteinheit die Änderung der Entfernung und daraus die Geschwindigkeit bestimmen (z.B. Laserpistolen für die Geschwindigkeitsüberwachung im Straßenverkehr).

Bei schräg anvisierten Flächen und bestimmten Oberflächen können Probleme auftreten. Dann sind Zieltafeln zu empfehlen:
– transparente Oberflächen (z. B. Glas, Wasser),
– spiegelnde Oberflächen (z. B. poliertes Metall, Glas),
– poröse Oberflächen (z. B. Dämmmaterialien),
– strukturierte Oberflächen (z. B. Rauputz, Naturstein).
Auch Luftschichten mit unterschiedlichen Temperaturen können den Messwert verfälschen.
Die meisten Laserdmessgeräte arbeiten mit Lasern der Klasse 2 und dürfen ohne weitere Schutzmaßnahmen eingesetzt werden, wenn weder ein absichtliches Hineinschauen für die Anwendung über längere Zeit, noch wiederholtes Hineinschauen in die Laserstrahlung bzw. spiegelnd reflektierte Laserstrahlung erforderlich ist.

Distanzmesser mit Messrad eignen sich für gekrümmte Strecken, zum Beispiel im Straßen- und Wegebau, bei der Erfassung von Bremsspuren bei Unfallaufnahmen und bei der Prüfung von Schulweglängen. Die Strecken werden mit dem an einer Stange geführten Messrad abgelaufen und dabei wird die Anzahl der Umdrehungen mit einem Zählrad ermittelt. Beträgt der Durchmesser des Messrades 1m, entsprechen also 372 Umdrehungen einer Länge von 372 m. Auch Teilumdrehungen werden erfasst und angezeigt. Aber nicht nur für Messungen von Strecken im Gelände, sondern auch für Längenmessungen im Produktionsprozess sind Messräder einsetzbar. Abhängig vom zu messenden Objekt sind für das Laufrad verschiedene Oberflächen (glatt, gerändelt, genoppt, geriffelt, O-Ring) und unterschiedliche Materialien (Aluminium, Polyurethan, Hytrel [TPE] Nitril [NBR]) möglich.

Ultraschall-Distanzmesser bestimmen die Entfernung zu einem Objekt, über die Zeitdauer, die gesendeter Schall zu einem Objekt hin und zurück benötigt. Über die Schallgeschwindigkeit des Materials, welches der Schall durchquert hat, kann dann die Weglänge berechnet werden. Bei Ultraschall-Distanzmessern kann der auftreffende Schall nicht angezeigt werden. Einige Geräte haben deshalb eine zusätzliche Laseranzeige, die den Zielpunkt anzeigt, nicht jedoch die Flächen, von denen der Schall wirklich reflektiert wird. Gegenstände im Umfeld der Strecke oder in der Nähe des Zielpunktes können den Schall reflektieren und zu falschen Messergebnissen führen. Auch bei schräg angepeilten Flächen kann das Ergebnis verfälscht werden. Wegen der Art der Schallausbreitung sind die Geräte meist auf Messdistanzen bis max. 20 m beschränkt. Hartes Material und Flüssigkeiten sind mit Ultraschall-Distanzmessern gut detektierbar. Weiche Materialien wie Filz, Watte, Schaumstoffe oder grobkörnige Schüttgüter „schlucken“ bzw. streuen den Schall, sodass sie nicht gut reflektieren. Bei hohen Temperaturen der Messfläche kann es durch Wärmekonvektion der umgebenden Luft Zur Ablenkung der Strahlung kommen. Viele Abstandswarner im Kraftfahrzeugbereich arbeiten mit Ultraschall-Distanzmessern. Ultraschalldistanzmesser können auch für Füllstandsüberwachungen eingesetzt werden. Diese Messung ist unabhängig von Materialeigenschaften wie Dichte und Feuchtigkeit des Füllgutes. Die häufigste Einsatzform ist die Messung von oben, bei der die Entfernung bis zur Materialoberfläche gemessen wird. Es gibt jedoch auch Sensoren, die bei einwandigen Behältern und Flüssigkeiten die Schallausbreitung direkt im Medium erfassen, was eine Messung von unten bzw. seitlich am Behälter ermöglicht. Mit speziellen Ultraschalldistanzmessern kann die Materialdicke von Werkstoffen – also der Abstand von einer Grenzfläche zur anderen - bestimmt werden. Dazu muss man die für das Material spezifische Schallgeschwindigkeit kennen und den Sensor direkt auf das zu messende Objekt aufsetzen.

Auf metallischen Untergründen kann man mit speziellen Sensoren die Dicke von aufliegenden Schichten – also die Entfernung von der beschichteten Oberfläche bis zur Oberfläche des Grundmaterials - messen. Dabei werden zwei verschiedene Messprinzipien eingesetzt: a) magnetinduktive Distanzmessgeräte messen nichtmagnetisierbare Schichten auf magnetisierbarem Untergrund z.B. auf Chrom, Zink, Kupfer, Email-, Lack-, Kunststoffschichten auf Stahl und Eisen b) Distanzmessgeräte mit Wirbelstromverfahren messen elektrisch nicht leitende Schichten auf leitendem nichtferromagnetischem Substrat z.B. auf Aluminium, Aluminium-Legierungen, Blei, Bronze, Kupfer, Messing, Zink, Zinn. Viele Messgeräte haben beide Sensoren integriert oder bei externen Sensoren die Möglichkeit, Kombisensoren oder sowohl Sensoren für magnetische Untergründe (FE) als auch Sensoren für nichtmagnetische Untergründe (NFe) anzuschließen. Es gibt Geräte mit Sensoren, die bis zu 60 mm dicke Schichten z.B. auch Bau- oder Dämmstoffe auf metallischem Untergrund erkennen.