Jede einzelne der Komponenten aus Bild 2 führt das jeweilige Eingangssignal in ein Ausgangssignal über, wobei der Zusammenhang durch eine Kennlinie angegeben werden kann. Für den Sensor ist eine solche Kennlinie in Bild 4 aufgeführt. Sie gibt für den einleitend angesprochenen statischen Fall zu jeder Messgröße ϑw die vom Sensor erzeugte elektrische Spannung U an. Der vom Hersteller garantierte Bereich, in dem der Sensor gemäß Spezifikation korrekt arbeitet, nennt sich „Messbereich“ (engl. range); er wird durch Angabe zweier Werte, des Messbereichsbeginns und des Messbereichsendes, z.B. in der Form „-40 … +120 °C“ definiert. Die Differenz zwischen Messbereichsende und Messbereichsbeginn nennt sich „Spanne“ (engl. span), in unserem Beispiel wäre diese 160 °C. Die Spanne korreliert beim Spannungsausgang mit dem sog. „Vollbereichssignal“ (engl. full scale output, FSO).

Bild 3: Kennlinie eines Sensors

Abgesehen von noch zu diskutierenden anderen Kennlinieneigenschaften ist es stets vorteilhaft, wenn die Kennlinie im gesamten Messbereich eine gewisse Steilheit besitzt. Anders ausgedrückt: Änderungen der Messgröße ϑw sollen auch zu einer deutlichen Änderung der Spannung U führen. Mathematisch ausgedrückt entspricht die Steilheit an einer bestimmten Stelle ϑw der Ableitung der Ausgangsgröße U(ϑw) nach ϑw gemäß

(Formel 8)

in der Messtechnik generell Empfindlichkeit E genannt. Grafisch kann man bekannterweise diese Ableitung auch als Steigung der Tangente an der jeweiligen Stelle ϑw begreifen, so wie dies in Bild 4 dargestellt ist.

Bild 4: Empfindlichkeit der Kennlinie

Im Messsystem aus Bild 2 werden nun sozusagen die Kennlinien jeder einzelnen Komponente hintereinander „geschaltet“, so dass eine das gesamte Messsystem beschreibende Kennlinie gemäß Bild 5 daraus resultiert. Die Kunst des Herstellers eines Messsystems besteht darin, diese Kennlinie möglichst so zu gestalten, dass sie dem Ideal

(Formel 9)

möglichst weit entspricht, also einer Geraden mit einer Empfindlichkeit E von 1. Wie wir gleich noch sehen werden, hängt der konkrete Verlauf einer Kennlinie aber nicht nur von der Herstellung ab, sondern auch von Einflusseffekten während des Messprozesses. Es hängt folglich immer von der Herstellung und Anwendung eines Messsystems ab, wie genau man wirklich messen kann. Womit wir beim nächsten Aspekt unserer Betrachtungen wären, den Messabweichungen.

Bild 5: Messsystemkennlinie
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