Bild 6 zeigt die nach (9) ideale Kennlinie eines Messsystems sowie eine reale Kennlinie, wie sie sich z.B. gemäß Bild 5 ergibt. Zu jeder Messgröße xw existiert eine Messabweichung

(Formel 10)

wie sie in Bild 7 dargestellt ist. Die Abkürzung „e“ hat sich in vielen Publikationen hierfür fest eingeführt. Sie stammt vom englischen „error“ – auf Deutsch „Fehler“ – ab, dem im Angelsächsischen hierfür dominierenden Fachbegriff. In der bereits zitierten einschlägigen deutschen Norm DIN 1319 wurde die früher hierfür enthaltene Bezeichnung „Fehler“ bereits vor längerer Zeit durch „Abweichung“ ersetzt. Der Grund liegt darin, dass im üblichen Sprachgebrauch unter einem „Fehler“ eine Fehlfunktion eines technischen Systems verstanden wird, was hier jedoch nicht gemeint ist.

Bild 6: Reale und ideale Kennlinie
Bild 7: Messabweichung

Welche Effekte führen nun konkret zu Abweichungen von der Idealkennlinie? Bild 8 führt im Textblock der unteren Bildhälfte die wesentlichen Effekte auf. Alle hängen in ihrer Wirkung zunächst stark von Geschick und Aufwand ab, die der Hersteller bei Entwicklung und Fertigung investiert. Er kann jedoch nicht verhindern, dass anwendungsseitig sog. Störgrößen ebenfalls einen deutlichen Einfluss auf die konkrete Kennlinie ausüben. Die wichtigste Störgröße ist meist die Umgebungstemperatur. So zeigen die meisten in Sensoren angewandten physikalischen (bzw. chemischen) Prozesse eine mehr oder weniger ausgeprägte Abhängigkeit von ihr. Auch für sämtliche mit Analogelektronik realisierten Messsystemkomponenten gilt dies. So wird beispielsweise ein Druckmesssystem bei ein und derselben Messgröße unterschiedliche Messwerte erzielen, je nach gerade herrschender Umgebungstemperatur; wobei diese je nach Aufbau des Messsystems am Abgreifort des Sensors durchaus anders sein kann wie am Ort einer nachgeschalteten Messelektronik. Eine weitere oftmals auftretende Störgröße ist die Umgebungsfeuchte – wenngleich meist nicht mit vergleichbar hohem Einfluss wie die Umgebungstemperatur.

Bild 8: Einflusseffekte

In der oberen Bildhälfte von Bild 8 ist skizziert, welche vier elementaren Auswirkungen auf den grundsätzlichen Kennlinienverlauf diese Einflusseffekte haben können. Es hängt dabei sehr stark von der konkreten Situation ab, ob ein einzelner Einflusseffekt sich primär in nur einer Art der Kennlinienabweichung zeigt oder in mehreren. Auch wirken derartige Einflusseffekte meist auf jede einzelne Komponente eines Messsystems mit ihrer zugehörigen Einzelkennlinie (siehe hierzu Bild 5). In der Summe aller Einflusseffekte auf alle Teilkomponenten ergibt sich für ein konkretes Messsystem unter einer definierten Kombination von Störgrößen eine ganz bestimmte reale Kennlinie xa(xw).

Zur im Bild 8 aufgeführten Hysterese sei noch erklärt, was hierunter zu verstehen ist: Man beschreibt damit die Eigenschaft mancher Komponenten, bei ansteigender Messgröße eine andere Kennlinie zu beschreiben wie bei abfallender. Die Komponente hat gewissermaßen ein Gedächtnis. Allerdings gibt es in diesem Fall nicht nur eine Kennlinie, also für den ansteigenden sowie abfallenden Fall, sondern unendlich viele, je nachdem, von welchem Umkehrpunkt aus sich die Messgröße in die jeweils andere Richtung wieder bewegt. Hysterese tritt oftmals bei mechanischen Sensorkonstruktionen auf (Beispiel: Druckmembran in einem Drucksensor) oder wenn magnetische Werkstoffe verbaut sind. In reinen Analogelektroniken ist die Hysterese meist nicht relevant bzw. eher relativ gering ausgeprägt. Reine Algorithmik (digitale Signalverarbeitung) ist davon selbstverständlich verschont, es sei denn, man entwirft diese in sehr speziellen Fällen bewusst hinein, um beispielsweise eine vorgelagerte Sensorhysterese zu kompensieren.

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