Dieser Beitrag zeigt, welche Angaben in der Praxis am häufigsten missverstanden werden und welche Fragen Sie stellen sollten, bevor Sie sich festlegen.
1. Genauigkeit: vom Messwert oder vom Endwert?
Die wichtigste Unterscheidung im gesamten Datenblatt steckt in zwei Buchstaben.
± 2 % v. M. bedeutet: zwei Prozent vom aktuellen Messwert.
± 2 % v. E. bedeutet: zwei Prozent vom Endwert des Messbereichs.
Bei einem Sensor mit einem Messbereich von 0 bis 5.000 ppm CO₂ macht das folgenden Unterschied: Bei einer tatsächlichen Konzentration von 500 ppm liegt die Abweichung im ersten Fall bei 10 ppm, im zweiten bei 100 ppm. Dieselbe Prozentzahl, der zehnfache absolute Fehler.
Viele Datenblätter kombinieren beides, etwa „± 2 % v. M. ± 50 ppm“. Diese Angabe ist präziser als sie zunächst wirkt, weil sie den unvermeidbaren Sockelfehler offenlegt.
Was Sie prüfen sollten: In welchem Teil des Messbereichs arbeitet Ihre Anwendung? Wenn Sie im unteren Zehntel messen, entscheidet die Bezugsgröße über die Brauchbarkeit des Sensors.
2. Reaktionszeit: T90, T63 oder Systemzeit?
Die Reaktionszeit beschreibt, wie schnell ein Sensor auf eine Konzentrationsänderung reagiert. Üblich ist die Angabe als T90: die Zeit, bis 90 Prozent des Endwerts erreicht sind.
Manche Datenblätter nennen stattdessen T63. Dieser Wert ist systematisch kürzer und beschreibt denselben Sensor optimistischer. Ein Vergleich zwischen einer T63- und einer T90-Angabe ist ohne Umrechnung nicht aussagekräftig.
Hinzu kommt eine zweite Ebene. Die angegebene Zeit gilt für das Sensorelement, nicht für Ihre Messstelle. Leitungslängen, Filter, Totvolumen und Durchflussraten verlängern die tatsächliche Reaktionszeit, oft erheblich. In der Prozessmesstechnik ist die Systemzeit die relevante Größe, nicht die Elementzeit.
Was Sie prüfen sollten: Welche Definition liegt der Angabe zugrunde, und unter welchen Strömungsbedingungen wurde sie ermittelt?
3. Drift: pro Monat, pro Jahr oder über die Lebensdauer?
Drift beschreibt, wie sich das Messsignal ohne Änderung der Gaskonzentration über die Zeit verschiebt. Unterschieden wird zwischen Nullpunktdrift und Empfindlichkeitsdrift.
Kritisch ist hier der Zeitbezug. Ein Wert wie „< 2 % pro Jahr“ ist etwas grundlegend anderes als „< 2 % über die Lebensdauer“. Und die Angabe „typisch“ beschreibt nicht dieselbe Zusicherung wie „maximal“.
Für Sie zählt die praktische Folge: Wie oft muss nachkalibriert werden, und was kostet das über die geplante Betriebszeit? Ein Sensor mit etwas höherem Anschaffungspreis und doppeltem Kalibrierintervall kann über fünf Jahre die günstigere Lösung sein.
Was Sie prüfen sollten: Zeitbezug, Unterscheidung zwischen typisch und maximal, und das empfohlene Kalibrierintervall.
4. Messbereich: Warum größer nicht besser ist
Ein breiter Messbereich wirkt auf den ersten Blick wie ein Vorteil. Technisch ist er meist ein Kompromiss.
Die optische Weglänge, die Kennlinie und die Kalibrierung eines NDIR-Sensors werden auf einen Konzentrationsbereich ausgelegt. Ein Sensor, der 0 bis 100 Vol.-% abdeckt, kann im ppm-Bereich nicht dieselbe Auflösung erreichen wie ein Sensor, der genau dafür ausgelegt wurde.
Prüfen Sie außerdem, für welchen Teil des Bereichs die Genauigkeitsangabe überhaupt gilt. Viele Spezifikationen beziehen sich auf einen definierten Abschnitt, nicht auf den gesamten angegebenen Bereich.
Was Sie prüfen sollten: Welchen Konzentrationsbereich muss die Anwendung wirklich abdecken, inklusive Störfall und Anfahrbetrieb?
5. Querempfindlichkeit: Eine kurze Liste ist kein gutes Zeichen
Die Liste der Querempfindlichkeiten zeigt, wie stark andere Gase das Messsignal beeinflussen. Eine kurze Liste bedeutet nicht automatisch einen selektiveren Sensor. Sie kann auch bedeuten, dass weniger Gase getestet wurden.
Entscheidend sind die Prüfbedingungen: Welche Konzentration des Störgases wurde angesetzt, und bei welcher Zielgaskonzentration? Eine Angabe ohne diese Randbedingungen ist schwer einzuordnen.
Wichtig ist außerdem, ob die Selektivität optisch erzeugt wird, also über die Bandenauswahl und die Filterauslegung, oder rechnerisch im Nachgang kompensiert wird. Eine rechnerische Korrektur setzt voraus, dass die Gasmatrix bekannt und stabil bleibt. In Prozessen mit schwankender Zusammensetzung trifft das oft nicht zu.
Was Sie prüfen sollten: Nennen Sie dem Hersteller Ihre reale Gasmatrix, nicht nur das Zielgas. Auch Feuchte gehört dazu.
6. Temperaturbereich: Betriebsbereich ist nicht Kompensationsbereich
Viele Datenblätter nennen einen Betriebstemperaturbereich, innerhalb dessen der Sensor funktioniert. Davon zu unterscheiden ist der Bereich, für den die Temperaturkompensation ausgelegt und die Genauigkeitsangabe gültig ist.
Beide Bereiche können deutlich auseinanderfallen. Ein Sensor kann bei minus 20 Grad arbeiten und trotzdem nur zwischen null und vierzig Grad die spezifizierte Genauigkeit erreichen.
Was Sie prüfen sollten: Gilt die Genauigkeitsangabe über den gesamten Betriebstemperaturbereich oder nur unter Referenzbedingungen?
7. Referenzbedingungen: Der Satz, den alle überlesen
Fast jedes Datenblatt enthält eine Zeile wie „Angaben gelten bei 20 °C, 1013 hPa, trockenes Gas“. Diese Zeile relativiert alles, was darüber steht.
Ihre Anlage arbeitet vermutlich nicht unter diesen Bedingungen. Schwankender Prozessdruck, Feuchte und Temperaturwechsel wirken sich messbar aus. Die Frage ist nicht, ob es Abweichungen gibt, sondern ob der Sensor sie kompensiert und wie gut.
Was Sie prüfen sollten: Welche Kompensationen sind im Sensor hinterlegt, und welche müssen Sie im übergeordneten System selbst abbilden?
Die Gegenprobe: Fünf Angaben, die Sie liefern sollten
Ein belastbarer Vorschlag setzt voraus, dass die Messaufgabe beschrieben ist. Erfahrungsgemäß reichen fünf Angaben für ein erstes fundiertes Gespräch:
| Angabe | Warum sie entscheidet |
|---|---|
| Zielgas und Konzentrationsbereich | Bestimmt Messprinzip, optische Auslegung und Kalibrierung |
| Vollständige Gasmatrix inklusive Feuchte | Grundlage für die Bewertung von Querempfindlichkeiten |
| Temperatur, Druck und deren Schwankungsbreite | Entscheidet über notwendige Kompensation und Gasaufbereitung |
| Geforderte Reaktionszeit am Messpunkt | Bestimmt Gasführung, Probenahme und Sensortyp |
| Einbausituation und Schnittstelle | Klärt Integration, Diffusion oder extraktive Messung |
Je präziser diese fünf Punkte beschrieben sind, desto kürzer wird der Weg zur passenden Lösung. Und desto seltener stellt sich nach der Inbetriebnahme heraus, dass ein Datenblattwert unter Bedingungen galt, die im Prozess nie vorkommen.
Häufige Fragen
Was bedeutet „v. M.“ und „v. E.“ im Datenblatt?
„v. M.“ steht für „vom Messwert“, „v. E.“ für „vom Endwert“ des Messbereichs. Bei niedrigen Konzentrationen führt dieselbe Prozentangabe je nach Bezug zu stark unterschiedlichen absoluten Abweichungen.
Was ist der Unterschied zwischen T90 und T63?
Beide beschreiben die Reaktionszeit. T90 bezeichnet die Zeit bis zum Erreichen von 90 Prozent des Endwerts, T63 bis 63 Prozent. T63-Angaben fallen systematisch kürzer aus und sind mit T90-Angaben nicht direkt vergleichbar.
Wie oft muss ein NDIR-Gassensor kalibriert werden?
Das hängt von der geforderten Genauigkeit, der Drift und den Einsatzbedingungen ab. Maßgeblich sind die Herstellerangabe zum Kalibrierintervall und die Anforderungen der jeweiligen Anwendung oder Norm.
Ist ein größerer Messbereich vorteilhaft?
In der Regel nicht. Ein auf die tatsächliche Anwendung ausgelegter Bereich liefert meist die bessere Auflösung und Genauigkeit als ein unnötig breiter Bereich.
Fazit
Ein Datenblatt beschreibt einen Sensor unter definierten Bedingungen. Ob er für Ihre Messaufgabe geeignet ist, entscheidet sich nicht an der Zahl, sondern an ihrem Bezug: auf welchen Wert, in welchem Bereich, bei welcher Temperatur, in welcher Gasmatrix.
Wer diese Bezüge klärt, vergleicht Sensoren statt Prospekte.
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