Messunsicherheiten

Grundlagen über Sensoren zum Messen mechanischer Größen; Begriffe, Messfehler, ...
Gast-JD

Messunsicherheiten

Beitragvon Gast-JD » Do 12. Jul 2012, 12:07

Hallo,

leider habe ich nicht die große Erfahrung was Messunsicherheiten angeht, und bin mir nicht sicher ob ich die Datenblätter richtig interpretiere. Es geht konkret um den Kraftsensor KM26z.

Zunächsteinmal wäre da die Genauigkeitsklasse:

Diese gibt mir an mit welcher Abweichung ich grundsätzlich zu rechnen habe. Sie bezieht sich auf den Nennwert. Richtig?

Wenn ich Ihren Kollegen da richtig verstanden habe, (Danke übrigens nochmal für die Telefonische Auskunft!) muss ich bei einer von 20°C wbweichenden Temperatur mit einem zusätzlichen thermisch bedingten Fehler rechnen.

Das Datenblatt sagt:Temperaturkoeffizient des Kennwertes <0,05 % SN /K
→ Also muss ich allgemein mit ± 0,05 % /K bezogen auf den Messwert auf die durch die Genauigkeitsklasse gegebene maximale Abweichung draufschlagen?

Und für den Fall, dass die Absolute Kraft von Belang ist nocheinmal ± 0,05 % /K bezogen auf den Nennwert (Temperaturkoeffizient des Nullsignals <0,05 %FN/K)

Korrigieren Sie mich bitte, wenn soweit schon Fehler drin sind!

Da der Temperaturbedingte Fehler extra eingerechnet werden muss, gehe ich davon aus, dass ggf. auch noch der angegebene Hysterese und Kriechfehler dazu kommen. Und dann etwa auch noch der Linearitätsfehler?!? Falls ja, was beinhaltet dann überhaupt die Genauigkeitsklasse?

Ich wäre Ihnen wirklich sehr dankbar wenn Sie mir weiterhelfen und für etwas Klarheit sorgen könnten!

Kabelitz
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Re: Messunsicherheiten

Beitragvon Kabelitz » Do 12. Jul 2012, 17:06

Hallo,
erst mal möchte ich die Quellen für die Begriffe und Definitionen angeben:
VDI Richtlinie 2638: "Kenngrößen für Kraftaufnehmer",
und
DIN EN ISO 7500-1: Prüfung von statischen einachsigen Prüfmaschinen - Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen - Prüfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrichtung;

Die Angabe der Genauigkeitsklasse nehmen wir vor in Anlehnung an die DIN EN ISO7500-1.
Um eine bestimmte bestimmte Genauigkeitsklasse zu erreichen, müssen "Spannweite" und "Umkehrspanne" innerhalb bestimmeter Grenzen liegen.
Spannweite: bei 3 Messungen in 3 verschiedenen Einbaulagen muss in allen Belastungsstufen die relativen Abweichung zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Messwert kleiner als die Genauigkeitsklasse sein.
Bei der Umkehrspanne muss in allen Belastungsstufen die Differenz zwischen Messwert bei zunehmender Belastungsreihe und Messwert bei abnehmender Belastungsreihe kleiner als das 1,5-fache der Genauigkeitsklasse sein.

Die Fehler des Kraftsensors infolge Temperaturdrift gehen dabei nicht ein, bzw. nur soweit, wie sich die Temperatur während der Messreihe verändern könnte...

Also: die Genauigkeitsklasse ist ein ganz guter "Vergleichswert", mit dem man verschiedene Sensoren untereinander vergleichen kann. Sie ist auch so etwas wie der maximale Fehler. Allerdings mit der Einschränkung: Temperatureinflüsse, und eigentlich nicht einmal Linearitätsabweichung gehen in die Klasseneinteilung mit ein.
Und: Sie ist eine Angabe, die auf den Istwert bezogen

Die Drift des Nullpunkts ist nur dann von Bedeutung, wenn die Belastung mehrere Stunden oder Tage dauert und die Temperatur sich während der Messung ändern kann.
Die Drift des Kennwertes ist sehr wohl von Bedeutung, denn bei veränderter Temperatur ändert sich die Steilheit der Kennlinie. In der Regel kann man diesen Fehler aber vernachlässigen, wenn man die Temperatur innerhlb kleiner Grenzen verändert.

Die größten Fehler entstehen meist durch die Krafteinleitung. Der Sensor muss auf einer ebenen Fläche aufliegen, der Sensor darf nur einachsig belastet werden, etc.
Ein paar Hinweise gibt es hier:
http://www.me-systeme.de/docs/de/basics/kb-measure.pdf

Unsere Datenblätter sind leider noch nicht alle nach der VDI 2638.
konform: http://www.me-systeme.de/de/datasheets/km40.pdf
nicht konform: http://www.me-systeme.de/de/datasheets/km10.pdf

Der Begriff "Linearitätsfehler" bei KM10 ist hier im Sinne von "relative Kenlinienabweichung" zu verstehen (bezogen auf den Istwert). Bei KM40 ist schon die relative Linearitätsabweichung angegeben (bezogen auf den Endwert).
Wenn wir umsteigen auf die Angabe der relativen Linearitätsabweichung, wird der ausgewiesene Fehler plötzlich 5x kleiner!

Gast-JD

Re: Messunsicherheiten

Beitragvon Gast-JD » Do 12. Jul 2012, 20:12

Vielen Dank ersteinmal für die schnelle und ausführliche Antwort!

Wow! Das ganze scheint deutlich komplizierter zu werden, als erhofft. :shock: Bei der Bestellung des Sensors hatte ich das etwa so verstanden, dass mir die Genauigkeitsklasse den maximalen Fehler angibt, solange die angegebenen Nennbereiche einhält.

So kannte ich das bisher und so findet man es unter den ersten paar google Treffern, bei der Suche nach "Genauigkeitsklasse".

Da heißt es etwa:

"Die Klasse gibt den höchstzulässigen relativen Fehler (Fehlergrenze Gr) in Prozent vom Messbereichsendwert xe an, und zwar unter Nennbedingungen (Temperatur, Nennlage, Nennfrequenz u.a.)."
" (http://public.beuth-hochschule.de/~rafu/MTA.pdf)

Das würde dann ja sogar Temperaturen bis zu 60°C einschließen, was selbst mir bei dem angegebenen Temperaturkoeffizienten des Kennwerts etwas komisch vorkam. Aber genau so eine simple Aussage über die maximale Abweichung brauche ich! Da sich das ganze nur scheinbar leider doch nicht so einfach gestaltet, stellt sich die Frage, wie ich mir die maximale Abweichung berechnen kann.

Einsatzbereich: Erstellung eines ΔKraft-ΔWeg Diagramms über einen oder mehrere Belastungszyklen. (also Be- und Entlastung)

Kann ich also den Drift des Kennwertes, den Linearitätsfehler und den durch die Genauigkeitsklasse gegebenen Fehler addieren?
Oder ist das immernoch zu einfach gedacht?

Sorry, aber ich bin langsam ganz schön verwirrt :?

Kabelitz
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Re: Messunsicherheiten

Beitragvon Kabelitz » Do 12. Jul 2012, 20:44

Hallo,
"Die Klasse gibt den höchstzulässigen relativen Fehler (Fehlergrenze Gr) in Prozent vom Messbereichsendwert xe an, und zwar unter Nennbedingungen (Temperatur, Nennlage, Nennfrequenz u.a.).""

Das gilt für Zeigerinstrumente.

Kann ich also den Drift des Kennwertes, den Linearitätsfehler und den durch die Genauigkeitsklasse gegebenen Fehler addieren?

Ja: Sie können das addieren.


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