Eine Messkette besteht aus vielen Gliedern: Sensor, Signalkonditionierung, A/D-Wandlung, Datenverarbeitung und Ergebnisausgabe. Jedes Glied trägt zur Gesamtunsicherheit bei. Unsere Messkettenanalyse identifiziert die dominanten Unsicherheitsquellen und zeigt gezielte Optimierungsmöglichkeiten auf.
Elemente der Messkette
Sensor / Aufnehmer
Analyse der Sensorcharakteristik: Linearität, Hysterese, Temperaturabhängigkeit, Langzeitstabilität und Ansprechverhalten.
Signalkonditionierung
Überprüfung der Verstärker, Filter und Signalaufbereitung. Analyse von Rauschen, Drift und Bandbreite.
A/D-Wandlung
Bewertung der Digitalisierung: Auflösung, Abtastrate, Quantisierungsfehler und Aliasing-Effekte.
Datenverarbeitung
Analyse der Software-Algorithmen: Filterung, Mittelwertbildung, Linearisierung und Korrekturfunktionen.
Schnittstellen
Überprüfung aller Verbindungen und Schnittstellen: Kabelwiderstände, Steckverbinder, EMV-Einflüsse.
Umgebungseinflüsse
Quantifizierung externer Einflussgrössen: Temperatur, Feuchte, Vibrationen, elektromagnetische Störungen.
Analyseprozess
Messkette dokumentieren
Vollständige Erfassung aller Komponenten, Verbindungen und Softwareeinstellungen der Messkette.
Einzelkomponenten prüfen
Isolierte Kalibrierung und Charakterisierung jeder Komponente der Messkette.
Systemverhalten analysieren
Messung des Gesamtsystemverhaltens und Vergleich mit der Summe der Einzelkomponenten.
Unsicherheitsbudget erstellen
Quantifizierung aller Unsicherheitsbeiträge und Erstellung des Gesamtunsicherheitsbudgets.
Schwachstellen identifizieren
Identifikation der dominanten Unsicherheitsquellen und Ableitung von Optimierungsmassnahmen.
Optimierung empfehlen
Konkreter Massnahmenplan zur Reduktion der Gesamtunsicherheit mit Kosten-Nutzen-Bewertung.
Kraftmesskette
Typische Messkette in der Materialprüfung: Kraftaufnehmer → Messverstärker → A/D-Wandler → Prüfsoftware.
- DMS-Kraftaufnehmer
- Trägerfrequenz-Messverstärker
- 24-Bit A/D-Wandler
- Prüfsoftware mit Linearisierung
Temperaturmesskette
Messkette für Temperaturmessungen in der Pharmaproduktion: Pt100 → Transmitter → SPS → SCADA.
- Pt100 Widerstandsthermometer
- 4-20 mA Transmitter
- Speicherprogrammierbare Steuerung
- SCADA-System mit Alarmierung
Druckmesskette
Messkette für Drucküberwachung in Prozessanlagen: Drucktransmitter → Feldbus → Leitsystem.
- Piezoresistiver Drucktransmitter
- HART / Profibus Kommunikation
- Prozessleitsystem
- Historian-Datenbank
Der Mehrwert der Messkettenanalyse
Eine isolierte Gerätekalibrierung erfasst nur einen Teil der Gesamtunsicherheit. Die Messkettenanalyse deckt versteckte Fehlerquellen auf – etwa Kabelwiderstände, EMV-Einflüsse oder Software-Rundungsfehler – die bei einer reinen Gerätekalibrierung unentdeckt bleiben würden.
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