vali.wiki - Hintergrundwissen Kalibrierung

Facts zur Kalibrierung allgemein

Ein PT100-Sensor nutzt die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands zur Temperatur des Elements Platin. Dies bedeutet, dass sich der Widerstand in Abhängigkeit zur Temperatur verändert. Bei einer Kalibrierung wird dieser Widerstand gemessen, wodurch die gemessene Temperatur definiert werden kann.

Nun kann es sein, dass sich die Kennlinie des Widerstands in Abhängigkeit der Temperatur leicht verändert. Dabei spricht man von einem Drift; je mehr Zeit vergeht, desto mehr Abweichung wird entstehen.

Bei der Kalibrierung wird der Sensor mit einem Referenzgerät gegengemessen, d.h. es wird mit einem genauer kalibrierten Gerät mit demselben Messprinzip eine Referenzmessung durchgeführt. Der Unterschied zwischen Prüfling und Referenz ist dann die Abweichung.

Kalibrierung im Labor

Bei der herkömmlichen Kalibrierung wird der Sensor ausgebaut und in ein Labor (meistens SCS- oder DKD-akkreditiert) gesendet.

Zwar ergibt die Rekalibrierung ein SCS- bzw. DKD-Zertifikat für den entsprechenden Sensor. Doch sagt dieses Zertifikat nichts darüber aus, ob der wieder eingebaute Sensor nach Rücktransport und Wiedereinbau auch tatsächlich den im externen Kalibrierlabor ermittelten Werten entspricht. Transport- und/oder Montagebeschädigungen können bei dieser Kalibriermethode nicht erkannt werden.

Kalibrierung vor Ort

Oft werden die Sensoren deshalb vor Ort mit SCS- bzw. DKD-zertifizierten Messgeräten kalibriert. Dabei gibt es zwei Vorgehensweisen:

Kalibrierung mit Demontage

Der Sensor wird aus der Anlage demontiert und z.B. in einem Büro vor Ort kalibriert. Der große Vorteil liegt darin, dass viele Sensoren auf einmal kalibriert werden können, was weniger Zeit benötigt und die Kosten minimiert.

Nachteilig erscheint dabei jedoch, dass dabei die Messkette unterbrochen wird. Gerade bei analogen Messprinzipien wie 4 bis 20mA oder 0 bis 10 Volt, werden dadurch Störungen, die auf der Messkette auftreten können, nicht berücksichtigt.
Bei einer digitalen Übertragung wie beispielsweise Modbus wird der Messwert direkt übermittelt, wobei hierbei auch keine Abweichung entstehen kann.

Inline-Kalibrierung

Bei der Inline-Kalibrierung wird der Sensor nicht von der Messkette getrennt, sondern direkt im eingebauten Zustand kalibriert. Als grosser Vorteil erweist sich, dass die Werte dadurch direkt am System abgelesen werden können und alle Störfaktoren in der Abweichung enthalten sind. Jedoch muss mit einem stark erhöhten Zeitaufwand gerechnet werden, was als nachteilig erachtet werden kann.

Beispiel:
10 PT100-Sensoren bei 10/23/30 °C
Gesamtdauer Sammelkalibrierung total: ca. 5 Stunden
Gesamtdauer Inline-Kalibrierung bei jedem einzeln: ca. 50 Stunden

Aufgrund der oben erwähnten Vor- und Nachteile werden heute vermehrt Sensoren mit digitalem Übertragungsweg gewählt, da die Messkette beim Modbus-Umwandler endet.

So kann eine Inline-Kalibrierung trotz Einsammeln vieler Sensoren durchgeführt werden. Die digitalen Sensoren sind in der Anschaffung etwas teurer, es kann aber bei der Kalibrierung viel Zeit gespart werden.

Wo die digitale Messkette endet, kann variieren und wird durch eine Risikoanalyse bestimmt.

Es kann auch sein, dass die Qualitätssicherung den kalibrierten Wert direkt am Data Logging System ablesen möchte, dann können die Sensoren nicht eingesammelt und zentral kalibriert werden.