Auswertung von Messungen

Werte eingeben | Diagramm anlegen | Trendlinie erzeugen

Aufgabe

Messen kann man viel, es macht nur Sinn, wenn es Sinn macht.
Was ist der Sinn einer Messung?
Man will/soll einen Zusammenhang erkunden. Etwas mathematischer ausgedrückt, man will/soll die Funktion ermitteln, der der untersuchte Vorgang folgt. Wenn es denn ein Vorgang ist (Beispiel: Wie wächst meine Bohne, mein Umsatz, ...?). Wenn nicht, könnte es auch ein Zusammenhang sein (Beispiel: Wie teuer kommt es mich, wenn ich durchschnittlich um soundsoviel zu schnell fahre?).
Dabei hilft Excel. Nicht beim Zahlen, nicht beim Fahren, aber beim Darstellen und Ermitteln der Funktion.
Für das folgende Auswertungsbeispiel wähle ich einen fiktiven Versuch: Wachstum einer Bohnenpflanze. Es möge in Abhängigkeit von der Zeit nach Durchbrechen des Bodens (in Stunden) die Pflanzenhöhe (in cm) gemessen werden.
Beschrieben wird der einfachste Weg zum Diagramm. Es geht auch aufwendiger!


Messwerte eingeben

Dies ist der einfachste Teil: Excel starten. Eine leere Tabelle erscheint. Dahinein wird die Messwerttabelle geschrieben. Tabellen sollten einen Kopf haben, in dem die Tabellenspalten bezeichnet werden. Hier im Beispiel nennen wir sie: "Zeit" und "Höhe".
Wohin dieser Kopf geschrieben wird, ist gleich. Ich nehme mal die Zellen A1 und B1. Zelle mit der Maus auswählen, bis sie schwarz umrandet erscheint. Losschreiben. Der Text erscheint gleichzeitig in der ausgewählten Tabellenzelle und oben in der Bearbeitungsleiste.
Wir können das Projekt speichern, etwa unter "bohne.xls", einen Blumentopf, Erde und eine Bohne besorgen ... warten, bis die Erde durchbrochen wird. Leider verpassen wir den richtigen Moment. Erst 2 Stunden zu spät bemerken wir das Erdhäufchen.
Jetzt werden wir aktiv. Excel starten, Projekt "bohne.xls" öffnen, Zelle A2 anwählen, 2 eintragen. Zelle B2 erhält den Eintrag 0,2. Das Erdhäufchen!
und so weiter
Das Ergebnis könnte dann etwa so aussehen:

Werteeingabe

Anmerkung: Das mit der Verspätung ist natürlich Unsinn. Wenn Werte =0 auftauchen, stehen später im Diagramm einige Optionen nicht zur Verfügung. Das muss in der Praxis nicht stören, wir wollen aber hier erst mal alle Optionen sehen.

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Diagramm erzeugen (lassen)

Um in Excel ein Diagramm anzulegen, muss man zunächst die darzustellenden Datenreihen mit der Maus markieren. Hier wird der gesamte Bereich A1:B13 markiert. Dann wird der Button für den Diagrammassistenten Diagrammbutton gedrücktoder der Menüeintrag <Einfügen><Diagramm...> gewählt. Es erscheint der Assistent, der sogleich eine Vielzahl an Diagrammtypen anbietet. Weil wir keine Konditoren etc. sind, interessiert uns als messende Techniker hauptsächlich der Typ, der mit "Punkt (X,Y)" beschriftet ist. So sieht der Assistent aus,

Diagrammassistent

und das ist das Ergebnis, wenn wir nun einfach "Ende" drücken:

Diagramm, erste Fassung

Fertig.
Fertig? Nee, da fehlt doch noch was.

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Trendlinie einfügen

Was immer das sein mag.
Wir machen erst mal, und denken dann nach. Also bitte mit der rechten Maustaste einen der Messpunkte anklicken. Wir sehen dies:

Es geht weiter

Die Trendlinie soll basierend auf einer ausgewählten Funktion die Messwerte so repräsentieren, dass das mittlere Fehlerquadrat minimal wird. Welche Funktion? Excel bietet einige Funktionstypen an. Auf diesem Blatt nämlich:

Trendlinienassistent

Um zu wissen, worunter man hier wählen kann, eine kurze Übersicht.

Linearrelativ klar: y = a*x + b
Logarithmischy = a*ln(x) + b
Polynomischy = a + b*x + c*x2 + d*x3 + ...
größter möglicher Exponent (=Ordnung) ist 6
Potentielly = a*xb
Exponentielly = a*e(b*x)
Gleitender
Durchschnitt
f(xi) = (xi + xi-1 + xi-2 + ...+ xi-n) / n

Die logarithmische Kurve ähnelt unserer Messung. Deshalb wurde sie gewählt. Auf der zweiten Karte "Optionen" sollten wir auch noch etwas tun: Die beiden unteren Häkchen setzen. Die Formel mit ihren frisch bestimmten Koeffizienten und das Bestimmtheitsmaß werden nämlich das eigentliche Ergebnis der Messung werden.

Häkchen setzen

Dann folgt "OK". Und das Ergebnis sieht nun so aus:

Trendlinie ist da!

Toll! Ich lasse das hier mal so stehen.
Ein wenig Schönheitspflege tut not. Die überlasse ich gerne Ihnen. Nur ein Hinweis: Was immer man formatieren will, muss man zuvor durch linken Mausklick anwählen. Rechter Mausklick bietet dann die Bearbeitungsoptionen an.

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© Rolf Hirte, zuletzt bearbeitet: 26.09.01