Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit von Durchflussmessern

Die Spezifikationen eines Durchflussmessers sind ausschlaggebende Elemente bei der Auswahl der für Ihre Anwendung geeigneten Durchflussmesser. Zwei wichtige Parameter sind die Genauigkeit und die Wiederholgenauigkeit. Beginnen wir mit der Erläuterung, was diese beiden Parameter bedeuten:

Die Genauigkeit des Durchflussmessers

Die Genauigkeit des Durchflussmessers beschreibt, wie nahe der Messwert am wahren Wert ist. In Durchflussmessern bedeutet dies, wie nah der Ausgangswert des Messers an seiner Kalibrierkurve liegt. Dieser Wert wird in Prozent ausgedrückt, z.B. ±1%. Das bedeutet, dass ein beliebiger Messwert mit bis zu 1% Abweichung über oder unter der Kalibrierkurve liegen kann.

Im Allgemeinen kann man sagen, je kleiner der Prozentsatz, desto genauer das Messgerät. Dies hängt aber auch von der Angabe vom FS (Full Scale oder Endwert) oder Rd (Reading oder Ablesewert) ab. Die Bedeutung von Full Scale und Reading wird später in diesem Blog erläutert. Durchflussmesser werden immer genauer, insbesondere seit es Massenflussmesser gibt. Finden Sie im weiteren Verlauf heraus, warum dies der Fall ist:

Genauigkeit versus Wiederholgenauigkeit eines Durchflussmessers

Die Wiederholgenauigkeit des Durchflussmessers

Die Wiederholgenauigkeit führt zu demselben Ergebnis unter gleichen Bedingungen. Mit anderen Worten, ein Durchflussmesser sollte die gleichen Messwerte liefern, wenn er unter den gleichen Variablen und Bedingungen betrieben wird. Auch dies wird in ± Prozent ausgedrückt.

Während die Genauigkeit in der Regel im Mittelpunkt der Messwelt steht, ist die Wiederholgenauigkeit die Grundlage, auf der die Genauigkeit beruht. Man kann eine hohe Wiederholgenauigkeit ohne hohe Genauigkeit haben, aber man kann keine hohe Genauigkeit ohne hohe Wiederholgenauigkeit bekommen. Es ist nicht hilfreich, wenn das Messgerät nur“ ab und zu“ eine hohe Genauigkeit aufweist. Wenn Sie unter den gleichen Umständen und Einstellungen unterschiedliche Zahlen erhalten, gibt es keine Möglichkeit, dass diese Werte genau sein können.

Ist Genauigkeit immer wichtig?

Nun nein, nicht per Definition. Aber niemand will ein ungenaues Messgerät, aber nicht alle Anwendungen erfordern ein hohes Maß an Genauigkeit. So kann es z.B. akzeptabel sein, weiter von der Kalibrierkurve abzuweichen, wenn Sie lediglich eine Vorstellung davon bekommen wollen, wie viel durch ein Rohr fließt. Dies ist aber nicht akzeptabel, wenn Sie Arzneimittel oder flüchtige Bestandteile mischen. Wie genau Ihr Messgerät sein muss, ist wichtig bei der Auswahl eines Durchflussmessers, denn je genauer ein Messgerät, desto höher der Preis.

Wenn Sie eine Genauigkeitsspezifikation sehen, sollte diese als Prozentsatz des Endwertes (FS) und/oder des Messwertes (Rd oder RD) ausgedrückt werden. Der Unterschied hierzwischen kann signifikant sein.

Genauigkeit versus Nicht-Wiederholbarkeit eines Durchflussmessers

Endwert (FS) versus Messwert (Rd)

Die Endwert-Genauigkeit ist eigentlich ein Relikt aus der Zeit der mechanischen Messgeräte, als deren Messwerte von physikalischen Markierungen auf einem Zifferblatt abhängig waren. Digitale Messgeräte können nun viel präzisere Messwerte liefern, so dass High-End-Messgeräte im Allgemeinen eher die Messwertgenauigkeit als die Endwertgenauigkeit verwenden.

Was verstehen wir unter dem Begriff Full Scale/Endwert (FS)?

Die Definition von Full Scale bzw. Endwert bedeutet "Wie nahe ist der Istwert am realem Wert, ausgedrückt als Prozentsatz bezogen auf den Messbereichsendwert".

Bei der Endwert-Abweichung (FS) bleibt der absolute Wert gleich, aber der errechnete Messwertfehler ändert sich, wenn der Durchfluss den Durchflussbereich auf- und abwärts geht. Wenn z.B. die Genauigkeit ±1% FS von 200 ln/min definiert ist, dann ist die max. erlaubte Abweichung 0,01 x 200 ln/min = 2 ln/min. Wenn der Durchfluss dann beispielsweise 100 ln/min (50% des Messbereiches) beträgt, ist der max. erlaubte Abweichung immer noch 2 ln/min, dieses bezogen auf den Messwert ergibt allerdings 2%, als Zahl ein viel größerer Prozentsatz, die Wertigkeit ist allerdings gleich zu bewerten.

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Was bedeutet Reading/Messwert (Rd or RD)?

Die Definition von Reading bzw. Messwert (Rd) ist die "Annäherung an den tatsächlichen Wert, ausgedrückt als Prozentsatz des tatsächlichen Wertes".

Beim Messwert ist die Genauigkeit der Prozentsatz dessen, was abgelesen wird. Der Prozentsatz bleibt gleich, unabhängig davon, wo sich der Durchfluss im Durchflussbereich befindet. Wenn er bei 200 ln/min 1% beträgt, ist er bei 100 ln/min 1%. Der Fehler bei einem Durchfluss von 200 ln/min wäre also 2 ln/min, bei 100 ln/min jedoch 1 ln/min und nicht die 2 ln/min des vollen Endwerts.
Je nach Anwendung kann sich der Unterschied zwischen dem vollen Endwert und dem Messwert schnell summieren und einen erheblichen Einfluss auf das Endprodukt haben.

Welchen Durchflussmesser sollten Sie auswählen?

Wie bereits gesagt, wollen Sie zwar keinen ungenauen Durchflussmesser, aber nicht alle Anwendungen erfordern ein hohes Maß an Genauigkeit.

In Bezug auf den Massendurchfluss können sich die Genauigkeitsanforderungen je nach Art des Sensors ändern. Wenn Sie eine sehr hohe Genauigkeit benötigen, können Sie einen Coriolis-Massendurchflussmesser verwenden, wenn eine hohe Genauigkeit weniger wichtig ist, benötigen Sie vielleicht einen CTA-Sensor (Constant Temperature Anemometry), welche in unserer MASS-STREAM-Serie eingesetzt werden, oder einen anderen Sensortyp.