Unterschiede zwischen der Kalibrierung digitaler und analoger Manometer

Analoge Manometer sind nach wie vor weit verbreitet, da sie relativ kostengünstig sind und für viele Anwendungsgebiete ausreichen. Digitale Manometer können teurer als vergleichbare analoge Manometer sein, da sie wegen der Art der Anzeige und der zugehörigen Technologie meistens eine geringere Messunsicherheit (oft als "höhere Genauigkeit" bezeichnet) haben.

Es bestehen zahlreiche Übereinstimmungen bei den Anwendungsgebieten, bei denen Sie sowohl ein digitales als auch ein analoges Manometer einsetzen können. Durch die unterschiedliche Konstruktion und Technologie der Manometer ist zur Kalibrierung jeweils ein anderes Konzept nötig.

Aufbau eines Manometers

Der erste und offensichtlichste Grund für unterschiedliche Arbeitsabläufe bei der Kalibrierung liegt im internen Aufbau der Manometer.

 

Digitale Manometer enthalten im Allgemeinen kompakte piezoresistive Sensoren. Außerdem bestehen sie aus weniger beweglichen Teilen und sind aufgrund ihrer Halbleiterkomponenten weniger anfällig gegenüber mechanischen Funktionsstörungen. Die Messunsicherheit digitaler Manometer kann jedoch von der Temperatur am Einsatzort abhängen. Hochwertigere Manometer können über eine interne Temperaturkompensation oder einen Reduktionsfaktor für die Genauigkeit bei Temperaturen, die außerhalb eines angegebenen Temperaturbereichs liegen, verfügen. Das Manometer sollte nach Möglichkeit bei der Temperatur kalibriert werden, bei der es eingesetzt wird.

Im Gegensatz hierzu enthalten analoge Manometer zahlreiche bewegliche Teile. Im Manometer befindet sich eine Rohrfeder, bei der es sich um ein dünnwandiges, kreisförmig gebogenes Rohr handelt, das sich bei Druckeinwirkung aufbiegt. Eine Rohrfeder funktioniert im Prinzip wie eine Rollpfeife, bei der sich ein langer abgeflachter und aufgewickelter Papierschlauch ausrollt, wenn eine Person in das Mundstück bläst. Die Rohrfeder biegt sich je nach der Höhe des angelegten Drucks auf und betätigt das Zeigerwerk, über das der Zeiger an der Vorderseite des Manometers hin- und herbewegt wird.

Tipps zur Kalibrierung analoger Manometer

Da ein analoges Manometer wesentlich mehr bewegliche Teile als ein digitales Manometer enthält, erfordert es mehr Schritte zur Vorbereitung der Kalibrierung. Nachstehend sind einige Schritte aufgeführt, mit deren Hilfe Sie bei der Kalibrierung analoger Manometer eine bessere Wiederholpräzision der Messergebnisse erreichen:

• Manometer im gesamten Anzeigebereich betätigen: Da es sich bei analogen Manometern um mechanische Messgeräte handelt, unterliegen sie mechanischen Effekten. Sie können diese Effekte minimieren und den Reibungseinfluss des Zeigerwerks verringern, indem Sie die Rohrfeder vor der Kalibrierung im gesamten Bereich betätigen. Legen Sie einfach mehrmals entsprechende Drücke an, um die Manometeranzeige zwischen dem Skalenanfang und dem Skalenende hin- und herzubewegen. Obwohl dieser Schritt nicht zwingend notwendig ist, sollten Sie ihn stets durchführen. Wenn Sie ein Manometer vor einer Kalibrierung im gesamten Anzeigebereich betätigen, sollten Sie diese Betätigung vor jeder weiteren Kalibrierung ebenfalls durchführen. Anderenfalls erhalten Sie unter Umständen voneinander abweichende Messergebnisse.


• Klopfen auf das Manometer ("Dithering"). Nachstehend finden Sie ein Beispiel, bei dem sich Klopfen auf das Manometer ("Dithering") empfiehlt. Klopfen Sie leicht auf das Manometer, um die Anzeige in Position zu bringen. Dadurch wird ein Teil der vorübergehend auftretenden mechanischen Spannung im Zeigerwerk beseitigt, die zu geringfügigen Unterschieden bei der Zeigerstellung führen könnte. Wenn Sie dies ähnlich wie die Betätigung des Manometers bei einer Kalibrierung durchführen, sollten Sie dies ebenfalls vor jeder weiteren Kalibrierung des Manometers tun.


• Definierte Ablesewerte für den Kalibriergegenstand festlegen: Bei einem analogen Manometer ist die Unterscheidung zwischen kleineren Abweichungen der Druckmesswerte schwieriger. Wenn beispielsweise bei diesem Manometer der Zeiger kurz unterhalb der 50-psi-Markierung steht, ist die Erkennung des tatsächlich angezeigten Werts schwierig. Zur Vereinfachung können Sie den Druck am Normal so einstellen, dass der Zeiger am Manometer auf dem definierten Ablesewert 50 psi steht und anschließend am Drucknormal den vorgegebenen Druckwert digital ablesen, beispielsweise 49,75 psi. Die abgelesene Differenz zwischen den beiden Werten ist die Messabweichung an diesem Punkt. Die digitale Anzeige ermöglicht die einfache Ermittlung kleiner Messabweichungen, die an einem analogen Manometer nicht erkennbar sind. Diese Vorgehensweise trägt zur Verbesserung der Konsistenz der Kalibrierungen bei, da eine durch den Menschen vorgenommene Interpolation der Zeigerstellung vermieden wird. 
  
  (Hinweis: Hierbei handelt es sich um eine Vereinfachung, da die mögliche Abweichung des Drucknormals nicht berücksichtigt wird. Die Ermittlung der Messabweichung auf diese Art ist einfacher und sicherer, da das Gerät mit der subjektivsten Interpretation – das Manometer – auf einen definierten Ablesewert eingestellt wird und an dem Normal der vorgegebene Druck als Digitalwert abgelesen wird).


• Parallaxenfehler (Problem der Betrachtung der Skala von der Seite): Beim Blick auf ein analoges Manometer müssen Sie berücksichtigen, dass Sie beim Blick von der Seite auf die Skala des Manometers unter Umständen einen anderen Wert sehen als beim Blick genau von vorn. Dies gilt insbesondere für höherwertige Manometer, die auch als Kalibriernormale eingesetzt werden können. Ein höherwertiges Manometer mit einer Messunsicherheit von beispielsweise ±1 % enthält 100 Skalenmarkierungen. Wenn die Parallaxe so groß ist, dass Sie den Messwert an einer benachbarten Skalenmarkierung im Vergleich zum Blick von vorne ablesen, wäre das Messergebnis falsch, weil der Parallaxenfehler überwiegt. 
  
  Zur Vermeidung dieses Problems können bei höherwertigen Manometern Zeiger mit einer Spitze in Form einer feinen Linie anstelle einer stumpfen Spitze vorhanden sein. Bei einigen Manometern kann die Skala auch mit einem Spiegel ausgestattet sein, sodass Sie das Spiegelbild des Zeigers und den tatsächlichen Zeiger aufeinander ausrichten können, um einen Parallaxenfehler zu vermeiden. Bei Manometern ohne diese Ausstattungsmerkmale kann sich der Anwender dadurch behelfen, dass er sich beim Ablesen des Messwerts stets in derselben Position befindet.
   

 

Hinweis zur Kalibrierung digitaler Manometer

Da digitale Manometer weniger mechanische Teile und außerdem eine digitale Anzeige enthalten, gelten die oben beschriebenen Aufgaben bei diesem Manometern nicht. Digitale Manometer sind jedoch elektronische Geräte, die eine Stromversorgung aus dem Netz, über einen USB-Anschluss oder über Batterien benötigen. Bei batteriebetriebenen Manometern müssen Sie vor Beginn der Kalibrierung den Ladestand der Batterien kontrollieren. Die meisten digitalen Manometer enthalten eine Anzeige, die Sie über den Ladezustand informiert. Dies ist insofern wichtig, als sich ein niedriger Ladestand der Batterien auf den Betrieb oder die Messunsicherheit des Manometers auswirken könnte.

Manometer stets sauber halten und Kontamination vermeiden

Pneumatische Normale sind unter Umständen gegenüber Kontamination empfindlich. Dies ist insbesondere bei der Kalibrierung eines pneumatischen Manometers mit Rohrfeder gefährlich, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Wenn das pneumatische Normal das System mit Druck beaufschlagt und anschließend das System entlüftet wird, kann die Flüssigkeit während des Druckabbaus zurück angesaugt werden. Da die meisten pneumatischen Normale Mechanismen zur Regelung oder Justierung des Drucks enthalten, werden sie im Entlüftungsweg des Systems und somit im Flüssigkeitsweg angeordnet.

Dasselbe gilt umgekehrt für Systeme, die unterhalb des Umgebungsluftdrucks (Vakuum) geprüft werden. Sofern der Entlüftungsweg durch das Normal verläuft, kann beim Anlegen des Vakuums Flüssigkeit zusammen mit Luft durch den Entlüftungsweg angesaugt werden. Sofern das Normal einen Teil des Entlüftungswegs bildet, kann die Flüssigkeit durch das Normal angesaugt werden und dadurch Kontamination verursachen. 

Zwar sind Filter erhältlich, aber im Allgemeinen nicht empfehlenswert, da sie mit Material verstopfen und dadurch einen Druckunterschied verursachen können. Andere Geräte wie beispielsweise Flüssigkeitsabscheider und Schmutzabscheider, die auf dem Prinzip der Schwerkraft beruhen, tragen dazu bei, Kontamination aus den pneumatischen Medien zu entfernen. Diese sind zwar nicht zu 100 % wirksam, aber besser als nichts.

Außerdem ist ein Kontaminationsschutzsystem erhältlich, das in den Kalibrator integriert werden kann und dafür sorgt, dass sauberes trockenes Gas aus dem Kalibrator in den Messaufbau strömt und kontaminiertes Gas aus dem Kalibrator, den Leitungen und dem zu kalibrierenden Gerät abgeleitet wird.

Falls Sie weitere Informationen über die Pflege Ihrer Normale zur Druckkalibrierung oder über die Unterschiede zwischen der Kalibrierung digitaler und analoger Manometer benötigen, können Sie mich unter der Telefonnummer +1 877-355-3224 oder der E-Mail-Adresse john.lopez@flukecal.com erreichen. Außerdem bieten wir Ihnen umfangreiche Online-Schulungsmaterialien, unter anderem unser brandneues Schulungszentrum. Diese Materialien können Sie und Ihre Mitarbeiter von Zuhause aus ansehen. Zu unserem Schulungsangebot gehören auch Live- und Online-Webinare.

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