Gaussmeter / Teslameter

Gaussmeter sind nach der Einheit Gauss benannt, in der die magnetische Flussdichte gemessen werden kann. Gaussmeter sind also Messgeräte zur quantitativen Bewertung von Magnetfeldern. Die dem internationalen Einheitensystem SI entsprechende Einheit für die magnetische Flussdichte ist nicht Gauss, sondern Tesla. Ein Tesla entspricht einem Newton pro Ampere und Meter. Da auch 10.000 Gauss einem Tesla entsprechen, ist die Umrechnung zwischen Gauss und Tesla sehr einfach. Viele Gaussmeter zeigen trotzdem beide Einheiten an, sind also sowohl Gaussmeter als auch Teslameter. Aus der magnetischen Flussdichte kann mit Hilfe der magnetischen Permeabilität die magnetische Feldstärke berechnet werden und umgekehrt. Beide Werte sind dazu geeignet, anzugeben, wie stark ein Magnetfeld bzw. dessen Wirkung im Vergleich zu anderen Magnetfeldern ist. Der Zusammenhang zwischen magnetischer Flussdichte und magnetischer Feldstärke wird aus folgender Formel erkennbar:
magnetische Flussdichte = magnetische Feldstärke * magnetische Permeabilität

B = H * μ

Zu beachten ist, dass sowohl die magnetische Flussdichte als auch die magnetische Feldstärke richtungsabhängig sind. Die magnetische Feldstärke wird in Ampere pro Meter angegeben. Einige Gaussmeter können sowohl die magnetische Flussdichte als auch die magnetische Feldstärke anzeigen.

Gaussmeter werden häufig genutzt, um abzuklären, dass Personen durch elektromagnetische Strahlung nicht gefährdet werden. Dazu werden im Wohn-, Arbeits- oder sonstigen Aufenthaltsbereich Messungen durchgeführt und dann die auftretenden Werte mit den Grenzwerten aus
• der EU Richtlinie 2013/35/EU,
• der berufsgenossenschaftlichen DGU V Vorschrift 15 (BGV B11),
• der 26. Bundesimmisionsschutzverordnung (2. BImSchV),
• der Arbeitsschutzverordnung zu elektromagnetischen Feldern (EMFV 2016) oder
• den Richtlinien der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung" (ICNIRP)
• EN 62233 (VDE 0700-366) „Verfahren zur Messung der elektromagnetischen Felder von Haushaltsgeräten und ähnlichen Elektrogeräten im Hinblick auf die Sicherheit von Personen in elektromagnetischen Feldern“ verglichen.

Gaussmeter werden auch für viele Messungen im Zusammenhang mit dem technischen Einsatz von Magneten eingesetzt. Gaussmeter erlauben die exakte und wiederholbare Bestimmung der Stärke des Magnetismus von Dauermagneten und ferromagnetischen Bauteilen und damit zerstörungsfreie Messungen:
- von magnetischen Bauteilen und Schaltungen wie Spulen, Relais, Magnetschaltern
- an Lautsprechern
- an Gleichstrom- und Wechselstrommotoren
- zur Klassifizierung von Magneten
- von Restmagnetfeldern, Streu- und Leckagefeldern.

Mit einem Gaussmeter kann festgestellt werden, ob am Aufstellort präziser elektronischer Geräte deren Wirkung durch statische oder dynamische elektromagnetische Felder beeinflusst wird.

Bei der Suche nach einem Gaussmeter zur Messung elektromagnetischer Strahlung sollte vor Beginn feststehen, welche elektromagnetischen Felder erfasst werden sollen. Es gibt Gaussmeter, die nur statische Magnetfelder erfassen, solche, die statische und niederfrequente Magnetfelder bewerten und Geräte, die mit zusätzlichen Sensoren gleichzeitig auch die Werte für elektrische Felder und hochfrequente elektromagnetische Felder messen. Für die Messung von Magnetfeldern gibt es Gaussmeter, die alle drei Richtungen des Feldes separat messen und dann sowohl getrennt als x-, y- und z-Komponente als auch vektoriell addiert als Effektivwert anzeigen können.

Die nächsten Kriterien für die Auswahl sind Messbereich und Auflösung. Bei einem Gaussmeter mit mehreren Sensoren ist für jeden einzelnen Sensor zu prüfen, ob der Messbereich für die beabsichtigte Verwendung geeignet ist. Der Maximalwert für die magnetische Flussdichte kann beispielsweise bei 2 Gauss (0,2 Millitesla) oder bei 30.000 Gauss (3 Tesla) liegen. Ein höherer Maximalwert bedeutet meist weniger detaillierte Anzeigeschritte. Einige Gaussmeter erlauben die Auswahl aus mehreren Messbereichen oder stellen sich automatisch auf den passenden Messbereich um.

Eng mit Messbereich und Auflösung verknüpft ist die Anzeigeeinheit der Messgrößen. In der Regel können Gaussmeter den Messwert für die magnetische Flussdichte sowohl in Gauss als auch in Tesla anzeigen. Dies erleichtert den Vergleich mit Grenzwerten aus verschiedenen Quellen. Für hochfrequente Felder kann die Stärke als elektrische Feldstärke in Volt pro Meter, als magnetische Feldstärke in Ampere pro Meter oder als Strahlungsleistung in Watt pro Quadratmeter angegeben werden. Benötigt man mehrere der Werte, ist es vorteilhaft, wenn diese über das Gaussmeter ausgewählt werden können und nicht zwischen verschiedenen Einheiten umgerechnet werden muss.

Ausreichende Speichermöglichkeiten und die Möglichkeit Messwerte auf einen PC zu übertragen, erleichtern die Auswertung der Messungen. Für Dauermessungen sollten Gaussmeter mit Datenloggerfunktion verwendet werden. Optische oder akustischen Alarme bei Erreichen voreingestellter Grenzwerte sind hilfreich, wenn das Gaussmeter zur Warnung beim Aufenthalt in potentiellen Gefahrenbereichen genutzt werden soll.

Gemäß Artikel 6 Absatz 3 und Artikel 9 Absatz 1 der EWG Richtlinie 89/391 muss der Arbeitgeber die Risiken am Arbeitsplatz für seine Beschäftigten bewerten und gegebenenfalls Schutzmaßnahmen veranlassen. In die Risikobewertung ist auch die Gefährdung der Arbeitnehmer durch elektromagnetische Felder einzubeziehen. Dazu sind diese Felder entweder zu berechnen oder zu messen. Für die Messung von Magnetfeldern eignen sich sowohl Gaussmeter als auch EMF-Messgeräte. Die Expositionsgrenzwerte und Auslöseschwellen für elektromagnetische Felder am Arbeitsplatz sind unter anderem in der EU-Richtlinie 2013/35 und für Deutschland noch einmal speziell in der Arbeitsschutzverordnung zu elektromagnetischen Feldern (EMFV 2016) sowie in der DGUV Vorschrift 15 geregelt. Diese Grenz- und Schwellenwerte werden unterteilt nach Wirkungen und Frequenzbereichen.

Die Wirkungen von elektromagnetischen Feldern können in direkte und indirekte unterteilt werden.
Indirekte Wirkungen elektromagnetischer Felder sind zum Beispiel:
- die Beeinflussung von implantierten medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern, Defibrillatoren und Insulinpumpen.
- Kontaktströme
- Auslösen von elektrischen Zündvorrichtungen
- Brände und Explosionen durch Funkenbildung
- Geschosswirkung ferromagnetischer Gegenstände in starken Magnetfeldern.

Details zur Gefährdung von Personen mit aktiven oder passiven Implantaten sind u. a. im Forschungsbericht 451 der EMF-Arbeitsgruppe des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales zu finden.

Direkte Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder sind Erwärmungen im Körpergewebe bis hin zu Verbrennungen und anderen Gewebeschäden. Statische und niederfrequente Felder mit Frequenzen bis 100 Hz verursachen unter anderem:
- Lichtempfindungen auf der Netzhaut,
- metallischer Geschmack im Mund,
- unkontrollierte Muskelkontraktionen,
- Übelkeit,
- Schwindelgefühl

Um Gefährdungen durch solche Einwirkungen auszuschließen, misst man die elektromagnetische Belastung mit einem Gaussmeter oder EMF-Messgerät und vergleicht sie mit den festgelegten Grenzwerten. Dabei wird unterschieden zwischen Expositionsgrenzwerten und Auslöseschwellen.
Die Expositionsgrenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen, wurden aufgrund von wissenschaftlich nachgewiesenen akuten Auswirkungen festgelegt. Die Expositionsgrenzwerte bezeichnen die Höchstwerte im Körper. Die Grenzwerte für sensorische Wirkungen sollen vorübergehende Störungen von Sinnesempfindungen und die geringfügige Veränderungen der Hirnfunktion begrenzen. Getrennt davon werden die Grenzwerte für gesundheitliche Auswirkungen durch Erwärmung oder elektrische Stimulation von Neven und Muskelgewebe betrachtet.

Auslöseschwellen sind vorgegeben worden, um zur Gefährdungsbeurteilung nicht am durch Strahlung belasteten Körper messen zu müssen. Statt dessen wird die Stärke des verursachenden äußeren Feldes gemessen und bewertet. Für Belastungen durch elektrische Felder werden bei Überschreiten der niedrigen bzw. der hohen Auslöseschwelle bestimmte Schutz- und Vorbeugemaßnahmen erforderlich. Bei magnetischen Feldern gilt die niedrige Auslöseschwelle für sensorische Wirkungen und die hohe Auslöseschwelle für gesundheitliche Wirkungen.

Nicht nur Arbeitnehmer sollen vor den Gefahren der elektromagnetischen Strahlung geschützt werden. In der Bundesrepublik regelt die Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder – 26. BImSchV) die die Beschränkungen für die Errichtung und den Betrieb von ortsfesten Hochfrequenz- und Niederfrequenzanlagen und von Gleichstromanlagen mit einer Nennspannung ab 2 Kilovolt. Diese Verordnung dient dem Schutz der Allgemeinheit, der Nachbarschaft und der Umwelt vor den schädlichen Auswirkungen elektrischer, magnetischer und elektromagnetischer Felder. Elektromagnetische Felder mit Frequenzen von 100.000 Hertz bis 300 Gigahertz werden als hochfrequent bezeichnet. Die Stärke dieser Felder wird mit einem geeigneten Gaussmeter entweder über die elektrische Feldstärke oder über die magnetische Feldstärke bestimmt. Da beide Feldgrößen sich gegenseitig beeinflussen, muss die jeweils andere nicht gemessen werden, sondern kann aus der bereits gemessenen bestimmt werden. Die hochfrequenten elektromagnetischen Felder breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und verringern dabei ihre Feldstärke mit dem Quadrat der Entfernung. Das bedeutet, das bei Erhöhung des Abstands zur Strahlungsquelle auf das Dreifache die Feldstärke auf ein Neuntel des vorherigen Wertes sinkt. Besteht die Möglichkeit, den Arbeitsplatz oder Aufenthaltsort von der Strahlungsquelle zu entfernen, kann mit einem passenden Gaussmeter ohne großen Aufwand festgestellt werden, in welchen Bereichen die empfohlenen Schwellenwerte unterschritten werden.