Fachartikel

Smarte Sensorik

Rückführbare Kalibrierprozesse

Rückführbare Kalibrierprozesse

Die von Truedyne entwickelte Dichte- und Viskositätssensorik eröffnet neue Möglichkeiten in der industriellen Prozessüberwachung. Sie erlauben einen direkten Blick in den Prozess, reduzieren Labormessungen auf ein Minimum und steigern Prozessqualität und -sicherheit. Dafür ist die Kalibration der Sensoren von entscheidender Bedeutung, um genaue und zuverlässige Messungen in unterschiedlichen Prozessen unter realen Bedingungen sicherzustellen.  

 

Für die Dichtekalibration seiner Sensoren verwendet die Truedyne Sensors AG ausschließlich zertifizierten Stickstoff sowie entgastes und demineralisiertes Wasser, um höchste Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Eine zusätzliche Sicherheitsstufe bietet die kontinuierliche Messung der Gasdichte des zertifizierten Stickstoffs zur Überwachung der Reinheit. Gleichermassen findet eine regelmässige Verifikation des aufbereiteten Wassers mittels Labormesstechnik statt, welche wiederum eine periodische Rekalibration basierend auf zertifizierten Referenzmedien durchläuft. 

Zu Beginn des Kalibrierprozesses werden die Sensoren in einem Umwälzkühler eingetaucht, welcher es ermöglicht stabile Temperaturbedingungen zu erzeugen. Dann werden die Sensoren mit den genannten Kalibriermedien befüllt, wobei mehrere Messpunkte aufgenommen werden. Diese erstrecken sich über Druckbedingungen von 1 bis 20 bar und Temperaturen von 5 bis 60 °C. Die in den Kalibrieranlagen verwendete Temperatur- und Druckmesstechnik wird periodisch, oder individuell nach Bedarf, einer Rekalibration unterzogen. In einem weiteren Schritt werden die aufgenommenen Messpunkte sowohl mit Wasser als auch Stickstoff verifiziert.  

Das Besondere an diesem Kalibrierprozess in Kombination mit dem zugrundeliegenden physikalischen Modell ist, dass sich ein Dichtemessbereich (0-1600 kg/m3) spezifizieren lässt, der weit über der Dichte der jeweiligen verwendeten Medien (~1000 kg/m3 für Wasser) liegt. Diese generische Kalibration deckt förmlich alle in Prozessen gängigen Gase und Flüssigkeiten, wie wässrige Lösungen, Kohlenwasserstoffverbindungen oder Säuren, ab. 

Alle aufgezeichneten Mess- und Verifikationspunkte, die Kalibriermethode und dessen metrologische Rückverfolgbarkeit sowie die daraus abgeleiteten Kalibrationskoeffizienten werden in einem sensorspezifischen Kalibrationszertifikat zusammengetragen. Das gewährleistet eine zuverlässige Grundlage und Rückverfolgbarkeit der mit dem Sensor aufgenommen Messwerte. 

Viskositätskalibration 

Nach der Dichtekalibration folgt die Auswertung der Rohdaten jedes einzelnen Sensors. Dabei prüft Testo Industrial Services gegen die Anforderungen an unsere Sensoren, die für eine nachfolgende Viskositätskalibration erfüllt werden müssen. Als tauglich eingestufte Sensoren durchlaufen im Anschluss einen mit der Dichtekalibration vergleichbaren Prozess. 

Damit der spezifizierte Messbereich von 0.3 bis 50 mPas abgedeckt wird, kommen, neben den Messpunkten mit Wasser aus der Dichtekalibration, zwei bis drei weitere Kalibriermedien zum Einsatz. Diese weisen, je nach Temperaturbedingungen, eine Viskosität von etwa 0.5 bis 5 mPas, 2 bis 20 mPas, und 5 bis 50 mPas auf. Die Reinheit dieser Medien wird, wie auch der Stickstoff und das Wasser für die Dichtekalibration, regelmässig mithilfe kalibrierter Labormesstechnik verifiziert. Kundenspezifische Wünsche können zudem über eine separate fluidische Leitung realisiert werden, womit eine Kontamination der Kalibriermedien vorgebeugt wird. 

Verglichen mit der Kalibration der Dichte temperieren die Experten die Sensoren in einem erweiterten Bereich von -10 bis 80 °C, jedoch gleichermaßen über einen Umwälzkühler. Zudem sind in diesem Kalibrationsprozess keine weiteren Messungen bei erhöhten Druckbedingungen erforderlich. Ergänzend zum Zertifikat der Dichtekalibration wird ein weiteres, kongruentes Kalibrierzertifikat zur Viskosität generiert. 

Bilder: TrueDyne Sensors AG 

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